Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Конструкторский раздел
Название:
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ АВТОМОБИЛЯ К РАБОТЕ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Конструкторский раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ АВТОМОБИЛЯ К РАБОТЕ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

3.1 Обоснование потребности в разработки устройства

В мастерских хозяйств и автогаражей, а также частные автовладельцы очень часто сталкиваются с такой проблемой, как облегчения пуска двигателей в зимнее время. На эту, на первый взгляд нетрудную операцию, иногда уходит очень много времени и ресурсов. Процесс предпусковой подготовки двигателей в зимней период выполняются вручную с помощью заливкой двигателей горячей водой и открытого пламени горелок, что очень часто приводит к травмированию рабочего и запрещена по технике безопасности и пожарной безопасности. Также при разогреве двигателей с помощью открытого пламени горелки может привести к повреждению чувствительных к высокой температуре элементов двигателей.

В настоящее время используются большое разнообразия индивидуальных устройств предпусковой подготовке двигателей к работе в зимнее время. Эти устройства имеют высокую трудоёмкость при установке и работе, сравнительно малую эффективность используемых ресурсов, большую металлоёмкость и сравнительно большие габариты, что приводит к затруднению доступа к некоторым элементам двигателя. Групповые средства разогрева двигателя не нужно частным автовладельцам в условиях необходимости нагрева одной машины. Поэтому мы разрабатываем новую конструкцию, простую в изготовлении  и обращении, которой мог бы, пользоваться практически любой водитель в случае необходимости.

 

  1. 2 Анализ средств, облегчающих пуск холодных двигателей

 

Средства для облегчения пуска разделяются на действующие в предпусковой период и непосредственно в процессе пуска.

Предпусковые средства облегчения пуска бывают групповыми и индивидуальными, групповые в свою очередь – стационарными или передвижными. Применяемые на практике средства предпускового разогрева двигателей отличаются по способу создания и подвода тепла, типу и принципу циркуляции теплоносителя, виду потребляемой энергии, по методам нагрева (прямой и косвенный).

В процессе предпускового разогрева тепло подводят к системе охлаждения двигателя, внутрикартерному пространству, картерному маслу, системе питания, аккумуляторной батарее или одновременно к нескольким системам. При косвенном нагреве в качестве теплоносителя используют жидкость, пар, воздух или их комбинации. Прямой разогрев двигателя его систем перед пуском предпочтительно и может осуществляться за счет электрической энергии, теплоты сгорания топлива (газообразного, жидкого или твердого) или механического сжатия жидкости.

Устройства для облегчения разделяются на действующие в предпусковой период и непосредственно в процессе пуска.

К устройству, действующим непосредственно при пуске, относится устройства, изменяющая характеристики отдельных систем двигателя на период пуска, и устройства, облегчающая устройства воспламенения топлива (средства облегчения воспламенения).

В качестве предпусковых индивидуальных подогревателей для двигателей с жидкостной системой охлаждения нашли широкое распространение подогреватели жидкостные, работающие на бензине или дизельном топливе и электрические. Это позволяет применять их для подогрева карбюраторных двигателей и дизелей.

Установка подогревателей непосредственно на автомобиле или тракторе позволяет осуществлять предпусковой разогрев двигателей в любых условиях, кроме электрических, так как необходим источник электрической энергии. С помощью подогревателя производится разогрев охлаждающей жидкости системы охлаждения, которая отдает тепло на подогрев блока и основных систем двигателя. Время подготовки двигателей к пуску при температуре 400С подогревателем составляет 80…120 мин.

В электрических нагревательных устройствах электронагрев производят с применением различных трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Оптимальные мощности нагревательных элементов, подогревающих жидкость в блоке двигателей автомобилей: ГАЗ-51А – 1,5 кВт, ГАЗ-53А – 2 кВт, ЗИЛ-130 – 3,5 кВт, КрАЗ – 6 кВт. В этом случае обеспечиваются равномерный разогрев всего двигателя и условия, необходимые для принятия двигателем нагрузки сразу после пуска.

Несмотря на ряд преимуществ индивидуальных предпусковых подогревателей, применение их связано со значительной потерей рабочего времени смены и дополнительным обслуживанием при невысокой надежности работы.

В настоящее время широкое распространение получают групповые стационарные средства разогрева, которые производят разогрев двигателей перед пуском или поддерживают их в теплом состоянии в течение всего времени хранения с последующим доведением до рабочих температур после пуска.

В зависимости от вида теплоносителя групповые стационарные средства разогрева делают с подачей нагретого воздуха, горячей воды или пара, с газовыми горелками или электрическими нагревателями. Одним из самых распространенных способов, улучшающих условия смесеобразования и воспламенения, является проливка двигателей горячей водой. Заливку горячей воды в рубашку охлаждения двигателя осуществляют в большинстве случаев через радиатор. Такой способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что вода передает большую часть тепла радиатору, которое затем отбирается окружающей средой.  Температура воды, поступающей из радиатора в блок двигателя, оказывается примерно вдвое меньше первоначальной. Такой разогрев трудоемок, неэкономичен и не отвечает современным требованиям эксплуатации, в результате ежедневного слива воды на территории стоянки образуются наледи, очистка от которых требует дополнительных затрат труда.

Разогрев двигателей паром имеет много общего со способом проливки горячей водой. Однако интенсивность разогрева двигателя выше. Это объясняется тем, что пар содержит большое количество теплоты по сравнению с другими теплоносителями (1 кг пара – 2100…2520 кДж).

При разогреве двигателей паром используют дешевые источники энергии и специальные устройства для подвода пара к узлам двигателя. Способ разогрева двигателя паром путем подвода его шлангом к заливной горловине радиатора трудоемок и малоэффективен. Разогрев поддона картера при этом способе осуществляется направленной струей пара из шланга. Такой подогрев двигателей связан с большим расходом энергии и нарушением техники безопасности.

Разогрев двигателей подводом горячего воздуха целесообразно применять при наличии дешевых источников тепла. В комплект оборудования для разогрева двигателей горячим воздухом входит калорифер и воздуховод.

Калориферы используют для нагрева воздуха, принудительно продуваемого через них. Основной частью калорифера является нагревательный элемент, закрепляемый в проходной камере. К торцам камеры приваривают рамы, которыми она присоединяется к воздуховоду и с противоположной стороны к вентилятору, прогоняющему воздух через калорифер. У всех калориферов нагревательный элемент имеет большую поверхность соприкосновения с проходящим воздухом. Подача нагретого воздуха к двигателям производится по воздуховоду.

Большое распространение получает разогрев двигателей газовыми горелками инфракрасного излучения. Это объясняется наличием богатейших месторождений природного газа и невысокой стоимостью тепла, получаемого при сжигании газа.

Источником инфракрасного излучения служит газовая горелка, питание которой может осуществляться от сети природного газа или сжиженным газом из емкости. Ценным свойством инфракрасных лучей  являются направленного нагрева внутренних частей двигателя без нагрева окружающей среды.

В зависимости от способов подвода газа к горелке установки бывают стационарные или передвижные.

В настоящее время широкое распространение получают средства облегчения воспламенения топлива: свечи накаливания, свечи подогрева воздуха, электрофакельные подогреватели, подача жидкости с низкой температурой воспламенения.

Для облегчения пуска предкамерных и вихрекамерных дизелей, имеющих невысокую степень сжатия и температуру, недостаточную для воспламенения топлива в конце сжатия, применяют электрические свечи накаливания.

Свечи накаливания бывают открытого (открытая спираль накаливания) и закрытого (штифтовые) типа. Свечи устанавливают в камеру сгорания таким образом, чтобы нагревательный элемент обеспечивал воспламенение распыленного топлива. Для этого необходимо, чтобы теоретический конус распыла топлива касался нагревательного элемента, выступающего в камеру сгорания.

Для облегчения пуска дизелей путем повышения температуры впускного воздух применяют свечи подогрева воздуха.

Использование электрофакельных подогревателей впускного воздуха одновременно с заливкой в двигатель маловязких масел снижают в среднем температуру пуска холодного двигателя на 10…150С.

Подача жидкости с низкой температурой воспламенение дает возможность обычного запуска двигателя, но возникает необходимость использования дополнительного устройства для подачи жидкости с низкой температурой воспламенения.

Средства, облегчающих пуск холодных двигателей графически приведены на рисунке 3.1.

 

  1. 3 Анализ существующих устройств

 

В настоящее время промышленность выпускает несколько видов индивидуальных устройств для подогрева двигателей в зимнее время. Все они различаются по виду использования ресурсов: жидкостные и электрические. Существуют устройства для подогрева легковых и грузовых автомобилей. Все устройства широко применяются в автотранспортных предприятиях и частными автовладельцами.

Рисунок 3.1 - Средства, облегчающих пуск холодных двигателей.

 

Промышленные установки (модель ПЖБ-6 и ПЭ 48.3451) предназначен для подогрева двигателей с объемом охлаждающей системы 10…15 л в зимнее время.

Основным элементом жидкостного подогревателя ПЖБ-6 является котел. Он состоит из наружной и внутренней рубашек охлаждения, соединенных между собой крышкой. Во внутренней части рубашки охлаждения расположена камера горения, переходящая в центральную жаровую трубу. Между наружной и внутренней рубашками охлаждения заключена полость, являющаяся продолжением жаровой трубы. К крышке подогревателя крепятся направитель-завихритель воздуха, горелка и испаритель. На крышке имеются прилив для крепления свечи накаливания и отверстие для подвода топлива. Эта установка очень сложна по своей конструкции и имеет большие габариты, в основном предназначен для возможного внегаражного (не имеющая других источников энергии) подогреве. Также жидкостные подогреватели имеют высокую пожароопасность.

Существуют также установки для подогрева двигателей в зимнее время, использующие электрическую энергию – это установка ПЭ 48.3451. Для подогрева жидкости системы охлаждения двигателя ПЭ 48.3451, устанавливаемые в патрубках водяного насоса. В цилиндрическом корпусе подогревателя с наружным диаметром, равным диаметру патрубка водяного насоса, крепится ТЭН. Подвод тока к ТЭНу производится трехконтактной вилкой штепсельного разъема, которую крепят на двигателе в удобном для включения месте. Корпус электронагревателя заземляется дополнительным контактом штепсельного разъема. Недостатком этой установки является неполная совершенность его конструкции, длительное время подогрева двигателя более 2 ч.

Анализируя перечисленные выше устройства, мы видим, эти устройства очень сложны и не выгодны. Для автовладельцев необходима компактная, простая в обращении, изготовлении и ремонте конструкция, удовлетворяя современные потребности автовладельцев. Поэтому предлагаем новую конструкцию устройства для предпусковой подготовке автомобиля в зимней период.

 

  1. 4 Описание работы устройства

 

Предпусковой электроподогреватель, предлагаемой конструкции, предназначен для подогрева двигателя внутреннего сгорания до рабочей температуры и продолжительного поддержание температуры охлаждающей жидкости в установленных пределах. Электроподогреватель встраивается в контур системы охлаждения с помощью двух рукавов: центральный (подводящий) и боковой (отводящий) патрубки. Устанавливается в подкапотном пространстве стационарно и крепится к капоту с помощью универсального кронштейна и стандартных хомутов. Время, затрачиваемое на нагрев – 20…40 минут в зависимости от температуры окружающей среды и объёма двигателя.

1 – корпус; 2 – трубчатый электронагреватель; 3 – клапан; 4 – термовыключатель с автоматическим возвратом; 5 – шнур; 6 – разборная вилка; 7 – автоматический временной и информационный включатель; 8 – штепсельный разъем; 9 – кронштейн электроподогревателя.

Рисунок 3.2 -Устройство электроподогревателя.

 

Основными частями электроподогревателя (рисунок 3.2) являются: корпус (1), трубчатый электронагреватель (2), клапан (3), термовыключатель с автоматическим возвратом (ТВАВ) (4), шнуры (5), разборная вилка (6), автоматический временной и информационный включатель (АВИВ) (7), штепсельный разъем (ШР) (8) и кронштейн (9). Корпус (1) изготавливается из алюминиевого сплава, обеспечивающей облегченный вес электроподогревателя с одновременной высокой прочностью конструкции. Конструктивно корпус разделен на две части: электрическую и рабочую, что позволяет в случае выхода из строя уплотнения исключить попадание жидкости в электрическую часть. Трубчатый электронагреватель (2) обеспечивают надежную работу. Места пайки обработаны специальным лаком, изоляция гарантирована термоусадочными трубками. Шнур (5) с двойной резиновой изоляцией и разборной вилкой (6) обеспечивает надежную эксплуатацию при отрицательных температурах окружающего воздуха (до 500С). Штепсельный разъем (8) обеспечивает удобства включения электроподогревателя к источнику энергии. Клапан (3) оригинальной конструкции четко работает за счет плавучести. Уплотнительное кольцо круглого сечения находится в замкнутом объёме, по истечении срока службы легко меняется.

 

Рисунок 3.3 - Схема работы электроподогревателя.

 

Работа электроподогревателя основан на термосифонную циркуляцию по кругу: электроподогреватель – трубопровод отводящий – рубашка системы охлаждения двигателя – трубопровод подводящий – электроподогреватель, осуществляется четырьмя повторяющими циклами:

  1. Нагревание жидкости (тосола) в электроподогревателе.
  2. Нагретая жидкость (тосол) через боковой патрубок поступает в двигатель. В центральном патрубке под действием холодной жидкости (тосол) открывается клапан.
  3. Холодная жидкость (тосол) поступает в полость электроподогревателя.
  4. Клапан перекрывает возможность выхода нагретой жидкости (тосола) через центральный патрубок.

Схема работы электроподогревателя приведена на рисунке 3.3.

Автоматическую и безопасную работу электроподогревателя обеспечивают термовыключатель с автоматическим возвратом и автоматический временной и информационный включатель (рисунок 3.4).

ШР – штепсельный разъем; ЭП – электроподогреватель; ТЭН – трубчатый электронагреватель; ТВАВ - термовыключатель с автоматическим возвратом; АВИВ – автоматический временной и информационный включатель.

Рисунок 3.4 - Принципиальная электрическая схема электроподогревателя.

Для стабильной и надежной работы АВИВ и ТВАВ выбран источник постоянного тока, который состоит из: трансформатора Т1, моста выпрямительного abcd, состоящий из четырех диодов VD1-VD4 и плавкого предохранителя FU2.

ТВАВ позволяет произвести нагрев двигателя до рабочей температуры 400С и  обеспечить поддержание температуры охлаждающей жидкости в пределах 30…400С. ТВАВ состоит из: моста постоянного тока efgh, диодов VD5, VD6,  биполярных транзисторов VТ1...VТ3, резисторов R3…R6, терморезистора R2 и контактора К. Основным элементом ТВАВ, обеспечивающий необходимую работу  электроподогревателя,  является мост постоянного тока efgh, состоящий из: резисторов постоянного сопротивления  R3…R5, резистор переменного сопротивления R6, включающийся в схему биполярным транзистором VD3. Резистор переменного сопротивления R6, соединенный параллельно с резистором постоянного R4,  служит для регулировки необходимой температуры, при которой происходит отключения трубчатого электронагреватель.

АВИВ позволяет подавать напряжение в электроподогреватель в установленное  время и информировать о работе термовыключателя с автоматическим возвратом ТВАВ. Также АВИВ предоставляет возможность автоматическое выключение электроподогревателя в установленное время или отключение автоматического возврата термовыключателя после включения в не зависимости от температуры охлаждающей жидкости. АВИВ состоит из: аналого-цифрового преобразователя АЦП с двумя интегральными микросхемы DD и информационным дисплей, трем светодиодам VD7-VD9, имеющие разный оттенок, биполярного транзистора VT4, органов ручного управления и изолированный шнур с семью изолированными медными проводами. К органам ручного управления относятся, скользящи переключатели SA1 и SA2 и контактов кнопочных с самовозвратом SB1-SB3. Три светодиода VD7-VD9 позволяют визуально определить работу электроподогревателя, это обеспечивается  разными оттенками светодиодов: красный – предупреждает, что в работе электроподогревателя произошло ошибка; желтый – уведомляет, что в работу включился ТВАВ; зеленый – информирует о работе  электроподогревателя. Различное горение красный светодиод также содержит информацию об отключение или неисправность одной из управляющих элементов подогрева при сравнительном анализе полученных (мигающий) и  перегрев охлаждающей жидкости  от установленной рабочей температуры охлаждающей жидкости (постоянное горение).

Для облегчения соединения электроподогревателя с источником переменного тока предусмотрен штепсельный разъем ШР. Штепсельный разъем состоит из: соединителей Р ХР1…ХР3 и соединителей S XS1…XS3, выключателя  QS1, сигнальной лампы HL и плавкого предохранителя FU1. Корпус штепсельного разъема защищен от попадания пыли и жидкости, имеет высокую прочность ударам, что позволяет установку наружи автомобиля. Также предусмотрено закрепление корпуса АВИВ на корпус штепсельного разъема, при помощи специального держателя.

Подготовка электронагревателя к работе заключается в соединение ШР, разборной вилки к источнику переменного тока 220В (50Гц). Электроподогреватель включается в работу при переводе выключателя QS1 в режим ВКЛ на ШР. Электрический ток поступает через сигнальную лампу HL, плавкий предохранитель FU1 на трансформатор Т1 к мосту выпрямительному abcd. Полученный постоянный ток мостом выпрямительным abcd питает АЦП с двумя интегральными микросхемами DD и информационным дисплей через предохранитель FU2. В АЦП устанавливается выключателями SB1-SB3 программы включение электроподогревателя Х8…Х10 – F2: по времени, в данный момент и аварийное, которое срабатывает при достижении охлаждающей жидкости температуры -350С с исправным АВИВ, в противном случае при ТВАВ только в данный момент. Скользящим переключателем SA1 выбирается программа управляющего элемента Х13…Х15 (А – оба управляющих, В – ТВАВ управляющей, следящий АЦП, С –  АЦП управляющей, следящий ТВАВ), что позволяет сохранять работоспособность электроподогревателя при неисправности одного из управляющего элемента. Также АВИВ имеет функции программного выключения: по истечению времени и отключение без автоматического возврата. АВИВ содержит программу оптимального времени подогрева в необходимое время, что экономит время работу электроподогревателя и электрическую энергию.

Рассмотрим программу С, где регистрационный элементом является терморезистор R6 связанный с АЦП  Х5, который анализирует полученную информацию и принимает решение F1, для включения подогрева двигателя электрический ток поступает на транзистор VT2, открывая связь между мостом выпрямительным abcd и контакторам К. После прохождения транзистор VT2 ток распределяется по двум ветвям. В первой ветви ток проходит через светодиод VD3, информируя о включение трубчатого электронагревателя, в Х1 АЦП . Во второй электрический ток поступает в  магнитный контактор К, который при прохождении тока замыкает контакт и включает трубчатого электроподогревателя в работу.

Рассмотрим программу В, где регистрационный элементом является мост постоянного тока efgh. В работу мост постоянного тока efgh включается при подачи электрического тока на базу биполярного транзистора VT1 через светодиод VD8.  Мост постоянного тока efgh при температуре охлаждающей жидкости 300С становится уравновешенным, это обеспечивает правильность подбора резисторов  с постоянным сопротивлением R3...R5 в зависимости от сопротивления терморезистора  R1 при данной температуре. В случае температуры < 300С мост постоянного тока efgh не уравновешен, то электрический ток из точки f  поступит на электронный усилитель ЭУ, который усиливает сигнал и направляет его по двум ветвям: на биполярный транзистор VT2 через диод VD2 и на биполярный транзистор VT3, открывая путь прохождения тока по дополнительной ветки мост постоянного тока efgh, состоящую из: резистора переменного сопротивления R6 и диода VD6. При помощи резистор переменного сопротивления R6 и диод VD2 моста постоянного тока efgh изменяется и уравновешивается при температуре 400С. После прохождения транзистор VT2 ток распределяется по двум ветвям. В первой ветви ток проходит светодиод VD3, информируя о включение трубчатого электронагревателя, в Х1 АЦП. Во второй электрический ток поступает в  контактор К, который при прохождении тока замыкает контакт и включает трубчатого электроподогревателя в работу. Достигнув установленной температуры, мост постоянного тока efgh уравновешивается, электрический ток бросает поступать на биполярные транзисторы VT2 и VT3, отключая остальные элементы. Мост постоянного тока efgh переходит в режим уравновешивания при температуре 300С, позволяя  использовать режим автоматического возврата. Для оценки работы АЦП в программе С при нагреве охлаждающей жидкости более 40С0 из точки h моста постоянного тока efgh, ток поступает на ЭУ, усиливающий и направляющий электрический сигнал через светодиод VD9 в Х3 АЦП, при продолжительности сигнала более 3 минут, происходит отключения ТЭНа.

В программа А работают совместно АЦП и ТВАВ. АЦП обеспечивает программное функционирование, ТВАВ –  включение и выключения электроподогревателя.

 

  1. 5 Расчет основных элементов устройства

 

  1. 5.1 Расчет трубчатого электронагревателя

Расчетная мощность электроподогревателя определяется тепловым балансом процесса (рисунок 3.5) разогрева:

,                                            (3.1)

где - полезная мощность, кВт;

- сумма потерь мощности в окружающую среду, кВт.

Полезная мощность определяется по формуле:

,                                   (3.2)

    где - масса охлаждающей жидкости в системе охлаждения, кг;

- средняя теплоемкость среды, кДж/(кг* 0С);

- начальная и конечная температура охлаждающей жидкости, 0С;

- время нагрева, ч.

Q1, Q2, Q3 – потери теплоты от рассевания в окружающую среду в электроподогревателе, подводящих и отводящих трубопроводах, двигателе внутреннего сгорания; Q4 – теплота, затраченная на подогрев двигателя.

Рисунок 3.5 - Тепловой баланс электроподогревателя.

                                кВт

Расчетную мощность определяют по формуле:

,                                                       (3.3)

    где - КПД электроподогревателя.

                           кВт

По расчетной мощности и допустимой удельной нагрузке определяется необходимая активная поверхность трубчатого электронагревателя:

,                                                  (3.4)

    где - допустимая удельная нагрузка нагревателя, Вт/см 2.

                              см 2

При выборе ТЭН следует обращать внимание на нагреваемую среду, допустимую поверхностную плотность теплового потока, температуру и химическую стойкость материала трубки к воздействию среды. Выбран тип трубчатого электронагревателя ТЭН-60А13/1,6Р220.

Активная поверхность ТЭН-60А13/1,6Р220 определяется геометрическими размерами:

,                                           (3.5)

    где - диаметр нагревателя, см;

    - активная длина ТЭНа, см.

Активная длина ТЭНа приблизительно на 5% меньше развернутой длины.

                см 2

Анализируют выбранный трубчатый электроподогреватель по коэффициенту отличия активной поверхности от расчетного.

                               (3.6)

Отличие расчетной активной поверхности от выбранного ТЭНа составляет 2%. Как видно из расчетов ТЭН-60А13/1,6Р220 подходит для электроподогревателя.

 

  1. 5.2 Расчет корпуса

Корпус является основным узлом электроподогревателя. В корпус устанавливается трубчатый электронагреватель и узел автоматического включения разогрева двигателя. Электроподогреватель содержит в себе при установке к работе охлаждающую жидкость объемом 1,5 л и электрическую часть. Таким образом, корпус должен обеспечивать не только  точное расположение всех прикрепляемых деталей, но и быть достаточно герметичным.

Для  изготовления корпусных элементов электроподогревателя выбирают материал алюминиевого сплава АЛ9 ГОСТ 2685-75, сплавы на основе системы Al-Si отличаются высокими литейными свойствами и герметичностью отливок. У сплава удовлетворительная коррозионная стойкость. Хорошо обрабатывается резанием. Могут длительно работать при t° ≤150…200°С. Детали можно защищать анодированием и лакокрасочным покрытиями.

 

Таблица 3.1. Химический состав материала АЛ9,  %.

Основные компоненты

Примеси

Si

Mg

Mn

Ti

Be

Fe

Mn

Cu

Zn

6…8

0,2…0,4

-

до 0,15

до 0,1

0,6

0,5

0,2

0,3

 

Способ получения заготовки выбран отливка.

На корпус электроподогревателя воздействует наружное и внутреннее давления. Под их действием в стенках корпуса возникают окружные и радиальные напряжения, которые связаны между собой следующей зависимостью

,                                               (3.7)

где  - окружная и касательные напряжения, МПа;

Эпюры распределения окружных и радиальных напряжений показаны на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Эпюры распределения окружных и радиальных напряжений.

Таким образом, имеем плоское напряженное состояние. У электроподогревателя большее нагружение происходит внутренним давлением. При этом, очевидно, .

Условие прочности стенки корпуса электроподогревателя записывается в следующей форме:

,                           (3.8)

откуда

,                                        (3.9)

где  - расчетная толщина стенки электроподогревателя, м;

 - максимальное давление, воздействующие на стенки корпуса электроподогревателя, МПа;

 - диаметр цилиндра, м;

 - допускаемое напряжение на стенки электроподогревателя, МПа.

               м = 2,63мм

На корпус воздействуют тепловые и вибрационные нагрузки. Поэтому  толщину стенки электроподогревателя определяется с учетом коэффициента, учитывающего влияния тепловых и вибрационных нагрузок:

,                                                    (3.10)

где  - толщина стенки корпуса электроподогревателя, мм;

 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации электроподогревателя.

                 мм

Полученную из расчетов толщину стенки увеличивают на 0,5…1,5 мм с учетом её возможного ослабления в результате коррозии и удаление накипи механическим способом, поэтому принимаем мм.

 

  1. 5.3 Расчет кронштейна

Вес электроподогревателя на первом участке кронштейна вызывает изгиб, а на втором – одновременно изгиб и кручение. Влиянием поперечной силы пренебрегают. Построим эпюры изгибающего и крутящего моментов. С этой целью воспользуемся обычной скользящей системой координат. На первом участке ось Оz направим вдоль продольной оси этого участка, а ось Оу – вертикально (рисунок 3.7). На второй участок система координат перейдет после поворота вокруг оси Оу. Ординаты эпюры изгибающего момента Мх откладываются в плоскости его действия со стороны сжатых волокон, а ординаты крутящего момента Мz – в плоскости уОz (положительные значения в направлении положительной оси Оу).

Рисунок 3.7 - Эпюры изгибающего и крутящего моментов на кронштейне электроподогревателя.

Опасным оказалось сечение І-І. Самым большим напряжением от изгиба возникают в крайних верхней и нижней точках поперечного сечения; касательные напряжения от кручения – на контуре этого сечения. Находят наибольшие значения напряжений в опасной точке:

,                                       (3.11)

,                                        (3.12)

где  - максимальные нормальный и касательный напряжения, возникающие в опасном сечении, МПа;

 - моменты, возникающие в опасном сечении, ;

 - моменты сопротивления, м3;

 - вес электроподогревателя, Н;

 - длины первого и второго участков кронштейна, м;

 - ширина и высота поперечного сечения кронштейна, м.

              МПа,

           МПа.

Используя критерием наибольших касательных напряжений, рассчитывают эквивалентное напряжение:

,                                    (3.13)

              МПа

Вычисляют значение прогиба кронштейна:

,                 (3.14)

где  - угол поворота концевого поперечного сечения кронштейна;

 - длина кронштейна, м;

 - модуль упругости кронштейна, Па;

 - момент инерции, возникающий в опасном сечении кронштейна, м4.

 

Для облегчения определения частоты изгибных колебаний, представим кронштейн без углового изгиба. Система с одной степенью свободы, следует, что . Отсюда

,                                              (3.15)

где  - момент изгибающий, ;

 - жесткость балки – прогиб под действием силы, создающей единичное перемещение.

Для определения  воспользуемся правилом Верещагина. В данном случае

,                 (3.16)

Отсюда

,                          (3.17)

     237,33 с-1.

Определяют максимальную частоту колебаний кронштейна, возникающих при закреплении его непосредственно на двигатели.

 с-1                   (3.18)

где  - максимально возможные обороты двигателя, об/мин.

Определяют динамический коэффициент

,                                         (3.19)

                    

С учётом динамического коэффициента определяют наибольшие значения напряжения и прогиба:

,                                                       (3.20)

,                                                     (3.21)

                         МПа,

                     мм.

Анализируя полученные значения напряжения и прогиба, выбираем материал кронштейна Ст. 4. Отсюда фактический коэффициент запаса прочности:

,                                                               (3.22)

где  - предел прочность материала, МПа;

 - напряжение на кронштейне, МПа.

                                 

 

  1. 5.4 Расчет уплотнительных элементов

Для обеспечения герметизации электрической части электроподогревателя от охлаждающей жидкости, рассчитывают усилие, прикладываемое на уплотнительные элементы.

,                                                     (3.23)

где  - размер деформации прокладки, м;

 - модуль упругости материала прокладки, Па;

 - площадь контактов прокладки, м;

 - высота прокладки, м2.

Рассчитаем усилие, прикладываемое на прокладку, герметизирующую уплотнительную крышку и нижний корпус. Выбран материал прокладки паронит ПМБ ГОСТ 481-80, имеющий характеристики необходимые для длительной работы в электроподогревателе. Для более тщательной и надежной герметизации деформация уплотнительного кольца должна составлять более 0,65 мм, поэтому расчет усилия определяют по формуле:

 кН

Усилие, прикладываемое на прокладку уплотнительной крышки, обеспечивается винтом и крепежными элементами ТЭНа. Для обеспечения германизации электроподогревателя при неисправности одного из крепежных элементов усилия, прикладываемое крепежами ТЭНов должно составлять 5 кН, а винтом – 2,5 кН. Производят проверочный расчет прокладки, определяют величины деформации и напряжения, возникающие при приложение на неё усилия 7,5 кН.

,                                                               (3.24)

,                                                          (3.25)

                    МПа

               мм

Выбранный материал удовлетворяет требования по работе в электроподогревателе.

Выбор материала прокладки ТЭНа происходит при определении возникающего напряжения и модуля упругости материала, который должен обеспечить деформацию 0,65 мм при прилагаемом усилии 2,5 кН. Модуль упругости определяется по формуле:

,                                                          (3.26)

                 МПа

                          МПа

Проанализировав полученный результат, выбран материал прокладки фторопласт Л ГОСТ 14906-77. Производят проверочный расчет по деформации прокладки.

                    мм

Меньшее значение деформации устраняют применением Г-образного кольца.

Для выбора материал прокладки под винт рассчитывают величину напряжений и выбирают с меньшей величиной модуля упругости Г-образного уплотнительного кольца ТЭНа, так как величина деформации ограничивается прокладками под ТЭНы. Рассчитывают напряжения, возникающего в прокладке.

                      МПа

Выбран материал прокладки паронит ПМБ ГОСТ 481-80.

Материал корпусной прокладки, для уменьшения разнообразия применяемых материалов при изготовлении электроподогревателя, выбран ПМБ ГОСТ 481-80. Корпусная прокладка меньшее ответственный элемент по герметизации, то есть деформация прокладки составляет 0,4 мм. Определяют усилие, образующие заданной деформации.

           кН

Удовлетворяя, все требования по приложению усилия на прокладки обеспечит безопасной и надежной работы электроподогревателя. Даже при неисправности одного из крепежного элемента электроподогреватель сохранит работоспособное состояния и длительное время сохранять герметичность, это связано с тем, что прокладки прижимаются не только контактной поверхностью, но и боковыми.

 

  1. 5.5 Расчет резьбовых соединений

По усилию, приложенного на прокладку уплотнительной крышки, рассчитывают диаметр стержня винта при условии, что одно паяное соединение не участвуют в сжатии прокладке. Прилагаемое условие дает возможность при срезе одного из паяных соединений сохранить герметизацию. Рассчитывают диаметр стержня крепежного элемента по формуле:

,                                                         (3.27)

где  - величина нагрузки на стержень крепежного элемента, Н;

 - допускаемое напряжения на стержень, Па.

По формуле 3.27 определяют диаметр винта крепления уплотнительной крышки.

                                мм

Выбран Винт В. М6×28-20.56.016 ГОСТ 1491-80.

Для упрощения изготовления электроподогревателя диаметр стержня винта корпусной крышки выполняют с резьбой М6. Выбран Винт  В. М6×45-28.56.016 ГОСТ 1491-80.

Для равномерного прижатия корпусной прокладки устанавливают количество крепежных элементов. Диаметр цилиндрической части электроподогревателя равен 135 мм, усилие сжатия на корпусную прокладку равен 23,12 кН, при заданных условиях принимают квадратное расположения как более благоприятное при данной конструкции, поэтому количество крепежных элементов составит равным четырем. Рассчитывают усилие, приложенное на один стержня болт по формуле:

,                                                         (3.28)

где  - необходимое  усилие, приложенное на корпусную прокладку, кН;

 - количество крепежных элементов.

                             кН.

Определяют диаметр стержня болта крепежа корпусов.

                                  мм

Выбраны Болт М10-6g×25.58.016 ГОСТ 7796-70, Гайка М10-6Н.5 ГОСТ 15521-70, Шайба 10 65Г ГОСТ 6402-70.

 

  1. 5.6 Расчет паяного соединения

Для обеспечения безопасной и надежной работы электроподогревателя расчет материала припоя паяного соединения, вычисляется при условии, что винт крепежа уплотнительной крышки неисправен. Выбор материала припоя производят по напряжению, возникающему в паяном соединении. Условие прочности для паяного соединения записывается в виде.

,                    (3.29)

где  - усилие, действующие на паяное соединения, Н;

 - количество паяных соединений;

 - диаметр ТЭНа, м;

 - величина катета, м.

 МПа

Выбран оловянно-свинцовый припой ПОССу 30-2 ГОСТ 21930-76, который содержит: олово – 30%, сурьмы – 0,5%, свинец – остальное.

Указанное условие, связанные с расчетом паяного соединения, предотвращает возможность попадания охлаждающей жидкости в электрическую часть электроподогревателя при неисправности одного из крепежного элемента уплотнительной крышки.

 

  1. 5.7 Расчет элементов электрической схемы электроподогревателя

Для более эффективной и надежной работы АВИВ и ТВАВ выбран источник постоянного тока напряжениям 12 В, также выбор связан и с уменьшением габаритов электрической части.

Расчет элементов моста постоянного тока efgh производят, предполагая его уравновешенным при температуре охлаждающей жидкости 300С. Выбирают терморезистор R2, имеющий оптимальную характеристику изменения сопротивления  в пределах температур  – 400С…400С, работающий под постоянным током напряжением системы 12В.  Также для облегчения расчета элементов моста постоянного тока efgh и однотипности резисторов постоянного сопротивления R3, R4 и R5 терморезистор подбирается с величиной сопротивления при температуре 300С сравнительно одинаковым сопротивлением стандартных резисторах постоянного сопротивления. Выбраны терморезисторы R2 и R7 кобальто-марганцевые СТ1-28 с сопротивлением 7,5 кОм при температуре 300С, а при 400С имеет сопротивление 5,6 кОм, определяемые по графику зависимости сопротивления от температуры. Резисторы постоянного сопротивления R3, R4 и R5 принимаются с величиной сопротивления 7,5 кОм, данный подбор обеспечивает уравновешивания  моста постоянного тока efgh при температуре 300С. Определяют сопротивление ветви fg уравновешенного моста постоянного тока efgh при температуре 400С, без учета влияния электронного усилителя. При равновесии моста потенциалы точек f и h одинаковы (), то есть

;                                                 (3.30)

,                                                  (3.31)

где  - значения сопротивления резисторов R2, R3 и R5, кОм;

  - значения силы тока в резисторах R2, R3 и R5, А;

 - значения сопротивления ветви fg, кОм;

  - значения силы тока в ветви fg, А.

Разделив почленно первое равенство на второе, находят значение сопротивление ветки fg:

 кОм                   (3.32)

В ветви fg резисторы соединены параллельно, в связи с этим находят значения сопротивления в резисторе переменного сопротивления R6:

 кОм            (3.33)

Выбран резистор переменного сопротивления R6 марки СП-3в, 32к; В.

Выбирают высокочувствительный электронный усилитель ЭУ - ТА7347Р из-за малых значений сигнала 0,1 мА. Потребляемая мощность электронный усилитель ЭУ - ТА7347Р составляет 0,07 Вт. Выходные значения сигнала электронный усилитель ЭУ - ТА7347Р: на биполярный транзистор VT3 составляет 25 мА; на биполярный транзистор VT2 составляет 18 . 10-3 А; на светодиод VD9 – 18 . 10-3 А. В связи с этим выбирают марку биполярного транзистора VT3 – КТ-27-2, марку биполярного транзистора VT2 – КТ-2-7 и марку диода VD5 – КД222Г6, светодиод VD9 – АЛ102А, марку диода VD6 – КД-298.

Для обеспечения необходимого программного функционирования выбираем марку АЦП – 2А734Э4 с интегральными микросхемами DD1 – К544УД2 и DD2 – Р1385ЧЛ5. Потребляемая мощность АЦП составляет 0,56 Вт. Выходные и входные величины сигналов составляют  25 . 10-2 А. В связи с этим выбирают марку светодиодов VD7 – АЛ102А и VD9 – АЛ102А, марку биполярного транзистора VT1 – КТ-27-2, марка переключателей SA1 – ПМГ1-3 и SA2 – ПМГ1-2, марку контактов кнопочных с самовозвратом QS1-QS3 – МП 12.

Марка контактора выбирают в зависимости от габаритных размеров и потребляемой энергии. Выбрана марка контактора – КПВ 2 с потребляемой мощностью, которая составляет 0,5 Вт.

Для определения приблизительной выходной мощности из моста выпрямительного abcd применяют метод разбивания электрическую цепь на отдельные элементы. Параллельно соединены АВИВ, контактор К, электронный усилитель ЭУ, мост постоянного тока efgh, то есть напряжения в них составляет 12 В. Определяют мощность неизвестных элементов, которым является мост постоянного тока efgh.

Для определения мощности моста постоянного тока efgh, необходимо определить общее значения сопротивления с учетом резистора переменного сопротивления R6. Мост постоянного тока efgh состоит из параллельно и последовательно соединенных резисторов и формула вычисления общее значения сопротивления примет вид

,                           (3.34)

Так как  известно, формула 3.34 примет вид

     кОм    (3.35)

Рассчитывают мощность потребляемая мостом постоянного тока efgh

 Вт                                 (3.36)

где - напряжения моста постоянного тока efgh, В;

- общее сопротивление моста постоянного тока efgh, Ом.

Определяют приблизительную выходную мощность из моста выпрямительного abcd, суммируя потребляемую мощность элементов электрической цепи с учетом коэффициента неученых элементов.

,                   (3.37)

где- потребляемые мощности аналого-цифрового преобразователя, электронного усилителя, контактора, моста постоянного тока efgh, Вт;

 - коэффициент неученых элементов.

                                                  Вт

Выбирают марку диодов моста выпрямительного VD1-4 – КД222Г6 и марку трансформатора Т1 – ОСМ-8.

Спаивание всех элементов происходит припоем медно-фосфорный Пср25Ф ГОСТ 19738-74, выбор связан  с обеспечения  минимальным влиянием припоя на сигналы автоматических системы электроподогревателя.

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соответствии с выражением:

,                                                         (3.38)

где  - ток однофазного короткого замыкания в конце данного участка, А.

Сила тока короткого замыкания определяем по формуле:

,                                                          (3.39)

где  - мощность системы, Вт;

 - напряжения в системе, В.

Определим силу тока короткого замыкания в системе управления электроподогревателя:

                                 А

Определим ток плавкую вставку предохранителя в системе управления электроподогревателя:

                                 А

Выбрана марка предохранитель, предохраняющий систему управления от короткого замыкания марки ПР-2-02

Определим марки предохранителя, находящего в штепсельном разъеме и предохраняющего электроподогреватель от короткого замыкания:

                                 А

                               А

Выбрана  марка предохранитель ПР-2-8.

Сечения проводов шнура выбирается с учетом следующих требований:

1) шнур не должен нагреваться сверх допустимой температуры при протекании по ним расчетного тока нагрузки;

2) отклонения напряжения на зажимах не должно превышать (-2,5+5%);

3) шнур должен обладать достаточной для данного вида сети механической прочностью;

4) отклонения напряжения из-за кратковременного отклонения (наброс или сброса) нагрузки должны соответствовать значениям, установленным              ГОСТ 13109-67;

5) аппараты защиты должны обеспечивать защиту всех участков сети коротких замыканий;

Расчет и выбор сечения с учетом потери напряжения для сети напряжением менее 1000В можно выполнять по упрощенной формуле:

,                                         (3.40)

где  - мощность приемника, кВт;

 - длина участка между точками присоединения (К-1) и К-го приемников, м;

 - линейное номинальное напряжение, В;

 - удельная проводимость материала, Ом.м;

 - сечения фазного провода, мм2.

При заданной потере напряжения  сечение проводов S можно определить:

,                                                (3.41)

Определим сечение проводов сетевого шнура электроподогревателя. Материал изготовления жил выбран медь.

мм2

Выбираем сечение жилы мм2 и определяем количество жил в проводе:

  принимаем 8 жил                      (3.42)

Выбираем шнур гибкий со скрученными жилами, с резиновой изоляцией, в резиновой оболочке 3 ШТР-0,75/8 ГОСТ 7399-80.

Определяем сечение провода шнура АВИВ по формуле:

,                                              (3.43)

где  - напряжение и сила тока в проводе;

 - длина провода, мм.

                    мм2

Выбираем сечение жилы мм2 и определяем количество жил в проводе:

                              принимаем 8 жил

Выбираем шнур гибкий со скрученными жилами, с резиновой изоляцией, в резиновой оболочке 8 ШПП – 0,35/8 ГОСТ 7399-80.

В системе автоматического управления электроподогревателя используется провода ПГВА – 0,35/8 ГОСТ 9751-77.

 

  1. 6 Правила эксплуатации устройства

 

Электроподогреватель встраивается в контур системы охлаждения к патрубкам водяного насоса с помощью двух рукавов: центральный (подводящий) и боковой (отводящий) патрубки, и крепится  к капоту с помощью универсального кронштейна и стандартных хомутов.

При подготовке электроподогревателя к работе необходимо выполнить следующие операции: очистить снаружи от пыли и грязи волосяной щеткой; проверить внешним осмотром: отсутствие течи охлаждающей жидкости и при необходимости устранить подтекание; состояние крепежного кронштейна, корпуса и крышек на наличие надколов и трещин, во избежание дальнейшего пагубного влияния устранить неисправность; изоляцию шнура на наличие открытых проводов и трещин, изолировать поврежденные участки поливинилхлоридной липкой лентой (ПВХ). Ослабленные крепления подтянуть, а при необходимости заменить. Для обеспечения нормальной работы электроподогревателя проверить уровни охлаждающей жидкости в радиаторе и при необходимости долить до заданного уровня, затем завести двигатель для удаления воздуха из охлаждающей системы. Не выполнение данных указании может привести поломки электроподогревателя, отключения его без достижения заданной рабочей температуры двигателя и более тяжелым последствиям – поражения электрическим током работающего с машиной персонала.

Включения электроподогревателя происходит в следующем порядке: соединение штепсельного разъема, соединение разборной вилки с розеткой, имеющая выход на заземление; включение выключателя на режим ВКЛ на штепсельном разъеме. Отключение происходит в обратной последовательности. После переключения выключателя на режим ВКЛ на штепсельном разъеме должна загореться сигнальная лампа, находящая в выключатели и информирующая о включения электроподогревателя в работу, затем, повернув крышку штепсельного разъема, если АВИВ расположен в нем, проследить включение дисплея АВИВ в работу. В АВИВ устанавливают, использую имеющее меню, необходимые программы: временного включения и выключения электроподогревателя, оптимального времени подогрева, подогрев без автоматического возврата, сравнительный анализ работы АЦП и ТВАВ. Если произошло не загорание сигнальной лампы на штепсельном разъеме или не включения АВИВ, необходимо отключить электроподогреватель от источника тока и устранить возникшую неисправность. Возможна работа с неисправным АВИВ при переключении скользящим переключателем  на режим В программы управляющего элемента, что за свидетельствует загорание желтого светодиода, но временном включение и отключение электроподогревателя невозможна.

Три светодиода позволяют визуально отследить работу электроподогревателя, это обеспечивается  разными оттенками: красный – предупреждает, что в работе электроподогревателя произошло ошибка; желтый – уведомляет, что в работу включился ТВАВ; зеленый – информирует о работе  электроподогревателя. Различное горение красный светодиод также содержит информацию об отключение или неисправность одной из управляющих элементов подогрева при сравнительном анализе полученных (мигающий) и  перегрев охлаждающей жидкости  от установленной рабочей температуры охлаждающей жидкости (постоянное горение).

Поддержание электроподогревателя в работоспособном состоянии и высокой надежности происходит за счет своевременного и качественного проведения технического обслуживания и текущего ремонта.

Техническое обслуживание проводят в плановом порядке один раз в два месяца без снятия и разборки электроподогревателя. Состав работ по техническому обслуживанию содержит следующие операции: очистку снаружи от пыли и грязи; проверка исправности заземления; проверку и при необходимости закрепление контактных соединений; включение электроподогревателя в работу и проверка соответствия параметров заданным. Очищают электроподогреватель от пыли и грязи волосяной щеткой и протирают сухой ветошью, участки, покрытые коррозией, зачищают металлической щеткой. При проверки заземления осматривают заземляющие проводки и их соединения с несущим тросом, а также наличие соединения заземляющего проводника с заземляющей конструкцией. Разъемные соединения разбирают, зачищают до металлического блеска, собирают и затягивают. Поврежденные неразъемные соединения приваривают или припаивают. Проверка работы электроподогревателя заключается в определение температуры отключения, которая должна составлять  40±20С, и автоматического включения при температуре 30 ±20С, измеряются с помощью функции АВИВ – сравнительный анализ работы АЦП и ТВАВ. Определения параметров работы  электроподогревателя, без использования АВИВ, происходит измерением температуры наружной стенки верхнего корпуса одним из термометров: жидкостным, или манометрическим, или электрическим.

Текущий ремонт выполняется ежегодно с частичной разборкой. В большинстве случаев текущий ремонт выполняется после окончания зимнего периода с операциями по подготовке электроподогревателя на хранения. Для электроподогревателя будут следующие операции: очистка от накипи поверхности электроподогревателя; очистка от пыли и загрязнения; разборка и обеспечение доступа к основным узлам и деталям; промывка и очистка обратного клапана; устранение неисправностей; замена изношенных прокладок; проверка работоспособности схемы управления; измерения сопротивления заземления и изоляции шнура; окраска дефектных участков наружных поверхности корпуса. Удаление накипи и продуктов коррозии происходит заполнением электроподогревателя водой с составом МСД-1 из расчета 10…20г/л и включением в АЦП функцию – очистка от накипи, которая обеспечивает работу электроподогревателя при температуры 80…900С в течение 5ч. Очистку от пыли и загрязнения производят моечной установкой пароводяной струей при давлении 0,8…1,2МПА и температуре 95…1000С с добавлением моющих средств типов МС, Лабомид, «Темп», «Аэрол» из расчета 10…15 г/л. Разборка и обеспечение доступа к основным узлам и деталям обеспечивается снятием верхнего корпуса и крышки с последующей сушкой электроподогревателя. Промывка и очистка обратного клапана производят волосяной щеткой с мелкими ворсинками, клапан должен ходить в трубке с легкостью без заедания. Замену изношенных прокладок производят очисткой поверхности от остатков старой прокладки ошкуриванием и устанавливают новую. Проверка работоспособности схемы управления и сопротивления заземления производят омметром на 12В, определяя сопротивление при температуре 200С. Измерения  изоляции шнура выполняют мегомметром на 1000В. Сопротивление изоляции при температуре 200С должна быть не менее 0,5МОм, если менее 0,5МОм шнур заменяют. Окраску дефектных участков наружных поверхности корпуса осуществляется распылителем УРКМ-1 с применение эпоксидной эмали ЭП-91 ГОСТ 15943-80, используя разбавители: толуол, ксилол, этиловый спирт и их смесь, с последующей сушка при температуре 1900С 1,5 ч., или кремнийорганической эмали КО-935, используя разбавители толуол с сушкой при температуре 1200С 1 ч.

Подготовка электроподогревателя к хранению в большинстве случаев выполняется совместно с текущим ремонтом по окончании рабочего периода. Перед хранением закрывают отводящие и подводящие патрубки пробками, прокрывают электроподогреватель тонким слоем 1…1,5мм ОКБ-122-7. Помещение для хранения электроподогреватель должно быть сухим, чистыми, по возможности с постоянной температурой, достаточно изолированными от производственных участков, от пыли и грязи.

В подготовке электроподогревателя к работе после хранения выполняются следующие операции: очистку от пыли, грязи и продуктов, использованных при хранении; включение электроподогревателя в работу и проверка соответствия параметров заданным. Очистку производят моечной установкой пароводяной струей при давлении 0,8…1,2МПА и температуре 95…1000С с добавлением моющих средств типов МС, Лабомид, «Темп», «Аэрол» из расчета 10…15 г/л. Проверку соответствия параметров проводят при заполненном охлаждающей жидкости электроподогревателе без установления на рабочем месте. В подводящий патрубок устанавливают жидкостной термометр, открывая обратный клапан, включают электроподогреватель в работу с установлением в АВИВ  функцию – сравнительный анализ работы АЦП и ТВАВ. Отклонение между тремя показаниями должно составлять не более 10С. Температура отключения электроподогревателя должна составлять  40±10С, а автоматического включения при температуре 30 ±10С.

 

3.7 Экономический расчет устройства

 

Определяют затраты на изготовление электроподогревателя по формуле:

,               (3.44)

     где: - стоимость необходимых материалов, руб.;

- стоимость запасных частей и готовых деталей, руб.;

- заработная плата с начислениями производственных рабочих, занятых на изготовления электроподогревателя, руб.;

- накладные расходы, руб.;

 - общехозяйственные расходы, руб.

Расходы на необходимые материалы определяют по формуле:

,               (3.45)

     где: - масса заготовки, кг;

- стоимость 1 кг материала, руб.;

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;

- масса отходов, кг;

- стоимость 1 кг отходов, руб.

,                                             (3.46)

    где: - масса заготовки, кг;

-  масса детали, кг.

кг

 руб.

Расходы на готовые детали составляют с учетом торговой наценки 10%.

 руб.

Затраты на заработную плату вычисляются по формуле:

,                            (3.47)

    где: - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

- дополнительная заработная плата рабочих, руб.;

- начисления по социальному страхованию, руб.

Определяют основную заработную плату:

,                                             (3.48)

    где: - средняя трудоемкость на изготовление оригинальных деталей, чел.-ч.;

- часовая ставка рабочих, исчисляемая по среднему разряду, руб.;

- коэффициент, учитывающий доплаты к основной заработной плате.

                   руб.

Дополнительная заработная плата составит:

,                                                 (3.49)

    где: - основная заработная плата производственных рабочих, руб.

                    руб.

Начисления по социальному страхованию:

,                                    (3.50)

    где:  - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

 - дополнительная заработная плата рабочих, руб.;

                руб.

Полная заработная плата составит:

руб.

Находят размер накладных расходов, он равен 120% от затрат на оплату труда со всеми начислениями:

Определяем затраты на заработную плату основных рабочих:

,                                                 (3.51)

     где: - заработная плата с начислениями производственных рабочих, занятых на изготовления электроподогревателя, руб.;

руб.

Изготовление конструкции выполняют в другом цехе, необходимо рассчитать общехозяйственные расходы:

,                                            (3.52)

     где:  - коэффициент, учитывающий общехозяйственные расходы;

- заработная плата с начислениями производственных рабочих, занятых на изготовления электроподогревателя, руб.

 руб.

Общие затраты на изготовление электроподогревателя:

 руб.

 

 

 

 

 

 

 

3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ АВТОМОБИЛЯ К РАБОТЕ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

 

  1. 1 Обоснование потребности в разработки устройства

 

В мастерских хозяйств и автогаражей, а также частные автовладельцы очень часто сталкиваются с такой проблемой, как облегчения пуска двигателей в зимнее время. На эту, на первый взгляд нетрудную операцию, иногда уходит очень много времени и ресурсов. Процесс предпусковой подготовки двигателей в зимней период выполняются вручную с помощью заливкой двигателей горячей водой и открытого пламени горелок, что очень часто приводит к травмированию рабочего и запрещена по технике безопасности и пожарной безопасности. Также при разогреве двигателей с помощью открытого пламени горелки может привести к повреждению чувствительных к высокой температуре элементов двигателей.

В настоящее время используются большое разнообразия индивидуальных устройств предпусковой подготовке двигателей к работе в зимнее время. Эти устройства имеют высокую трудоёмкость при установке и работе, сравнительно малую эффективность используемых ресурсов, большую металлоёмкость и сравнительно большие габариты, что приводит к затруднению доступа к некоторым элементам двигателя. Групповые средства разогрева двигателя не нужно частным автовладельцам в условиях необходимости нагрева одной машины. Поэтому мы разрабатываем новую конструкцию, простую в изготовлении  и обращении, которой мог бы, пользоваться практически любой водитель в случае необходимости.

 

  1. 2 Анализ средств, облегчающих пуск холодных двигателей

 

Средства для облегчения пуска разделяются на действующие в предпусковой период и непосредственно в процессе пуска.

Предпусковые средства облегчения пуска бывают групповыми и индивидуальными, групповые в свою очередь – стационарными или передвижными. Применяемые на практике средства предпускового разогрева двигателей отличаются по способу создания и подвода тепла, типу и принципу циркуляции теплоносителя, виду потребляемой энергии, по методам нагрева (прямой и косвенный).

В процессе предпускового разогрева тепло подводят к системе охлаждения двигателя, внутрикартерному пространству, картерному маслу, системе питания, аккумуляторной батарее или одновременно к нескольким системам. При косвенном нагреве в качестве теплоносителя используют жидкость, пар, воздух или их комбинации. Прямой разогрев двигателя его систем перед пуском предпочтительно и может осуществляться за счет электрической энергии, теплоты сгорания топлива (газообразного, жидкого или твердого) или механического сжатия жидкости.

Устройства для облегчения разделяются на действующие в предпусковой период и непосредственно в процессе пуска.

К устройству, действующим непосредственно при пуске, относится устройства, изменяющая характеристики отдельных систем двигателя на период пуска, и устройства, облегчающая устройства воспламенения топлива (средства облегчения воспламенения).

В качестве предпусковых индивидуальных подогревателей для двигателей с жидкостной системой охлаждения нашли широкое распространение подогреватели жидкостные, работающие на бензине или дизельном топливе и электрические. Это позволяет применять их для подогрева карбюраторных двигателей и дизелей.

Установка подогревателей непосредственно на автомобиле или тракторе позволяет осуществлять предпусковой разогрев двигателей в любых условиях, кроме электрических, так как необходим источник электрической энергии. С помощью подогревателя производится разогрев охлаждающей жидкости системы охлаждения, которая отдает тепло на подогрев блока и основных систем двигателя. Время подготовки двигателей к пуску при температуре 400С подогревателем составляет 80…120 мин.

В электрических нагревательных устройствах электронагрев производят с применением различных трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Оптимальные мощности нагревательных элементов, подогревающих жидкость в блоке двигателей автомобилей: ГАЗ-51А – 1,5 кВт, ГАЗ-53А – 2 кВт, ЗИЛ-130 – 3,5 кВт, КрАЗ – 6 кВт. В этом случае обеспечиваются равномерный разогрев всего двигателя и условия, необходимые для принятия двигателем нагрузки сразу после пуска.

Несмотря на ряд преимуществ индивидуальных предпусковых подогревателей, применение их связано со значительной потерей рабочего времени смены и дополнительным обслуживанием при невысокой надежности работы.

В настоящее время широкое распространение получают групповые стационарные средства разогрева, которые производят разогрев двигателей перед пуском или поддерживают их в теплом состоянии в течение всего времени хранения с последующим доведением до рабочих температур после пуска.

В зависимости от вида теплоносителя групповые стационарные средства разогрева делают с подачей нагретого воздуха, горячей воды или пара, с газовыми горелками или электрическими нагревателями. Одним из самых распространенных способов, улучшающих условия смесеобразования и воспламенения, является проливка двигателей горячей водой. Заливку горячей воды в рубашку охлаждения двигателя осуществляют в большинстве случаев через радиатор. Такой способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что вода передает большую часть тепла радиатору, которое затем отбирается окружающей средой.  Температура воды, поступающей из радиатора в блок двигателя, оказывается примерно вдвое меньше первоначальной. Такой разогрев трудоемок, неэкономичен и не отвечает современным требованиям эксплуатации, в результате ежедневного слива воды на территории стоянки образуются наледи, очистка от которых требует дополнительных затрат труда.

Разогрев двигателей паром имеет много общего со способом проливки горячей водой. Однако интенсивность разогрева двигателя выше. Это объясняется тем, что пар содержит большое количество теплоты по сравнению с другими теплоносителями (1 кг пара – 2100…2520 кДж).

При разогреве двигателей паром используют дешевые источники энергии и специальные устройства для подвода пара к узлам двигателя. Способ разогрева двигателя паром путем подвода его шлангом к заливной горловине радиатора трудоемок и малоэффективен. Разогрев поддона картера при этом способе осуществляется направленной струей пара из шланга. Такой подогрев двигателей связан с большим расходом энергии и нарушением техники безопасности.

Разогрев двигателей подводом горячего воздуха целесообразно применять при наличии дешевых источников тепла. В комплект оборудования для разогрева двигателей горячим воздухом входит калорифер и воздуховод.

Калориферы используют для нагрева воздуха, принудительно продуваемого через них. Основной частью калорифера является нагревательный элемент, закрепляемый в проходной камере. К торцам камеры приваривают рамы, которыми она присоединяется к воздуховоду и с противоположной стороны к вентилятору, прогоняющему воздух через калорифер. У всех калориферов нагревательный элемент имеет большую поверхность соприкосновения с проходящим воздухом. Подача нагретого воздуха к двигателям производится по воздуховоду.

Большое распространение получает разогрев двигателей газовыми горелками инфракрасного излучения. Это объясняется наличием богатейших месторождений природного газа и невысокой стоимостью тепла, получаемого при сжигании газа.

Источником инфракрасного излучения служит газовая горелка, питание которой может осуществляться от сети природного газа или сжиженным газом из емкости. Ценным свойством инфракрасных лучей  являются направленного нагрева внутренних частей двигателя без нагрева окружающей среды.

В зависимости от способов подвода газа к горелке установки бывают стационарные или передвижные.

В настоящее время широкое распространение получают средства облегчения воспламенения топлива: свечи накаливания, свечи подогрева воздуха, электрофакельные подогреватели, подача жидкости с низкой температурой воспламенения.

Для облегчения пуска предкамерных и вихрекамерных дизелей, имеющих невысокую степень сжатия и температуру, недостаточную для воспламенения топлива в конце сжатия, применяют электрические свечи накаливания.

Свечи накаливания бывают открытого (открытая спираль накаливания) и закрытого (штифтовые) типа. Свечи устанавливают в камеру сгорания таким образом, чтобы нагревательный элемент обеспечивал воспламенение распыленного топлива. Для этого необходимо, чтобы теоретический конус распыла топлива касался нагревательного элемента, выступающего в камеру сгорания.

Для облегчения пуска дизелей путем повышения температуры впускного воздух применяют свечи подогрева воздуха.

Использование электрофакельных подогревателей впускного воздуха одновременно с заливкой в двигатель маловязких масел снижают в среднем температуру пуска холодного двигателя на 10…150С.

Подача жидкости с низкой температурой воспламенение дает возможность обычного запуска двигателя, но возникает необходимость использования дополнительного устройства для подачи жидкости с низкой температурой воспламенения.

Средства, облегчающих пуск холодных двигателей графически приведены на рисунке 3.1.

 

  1. 3 Анализ существующих устройств

 

В настоящее время промышленность выпускает несколько видов индивидуальных устройств для подогрева двигателей в зимнее время. Все они различаются по виду использования ресурсов: жидкостные и электрические. Существуют устройства для подогрева легковых и грузовых автомобилей. Все устройства широко применяются в автотранспортных предприятиях и частными автовладельцами.

Рисунок 3.1 - Средства, облегчающих пуск холодных двигателей.

 

Промышленные установки (модель ПЖБ-6 и ПЭ 48.3451) предназначен для подогрева двигателей с объемом охлаждающей системы 10…15 л в зимнее время.

Основным элементом жидкостного подогревателя ПЖБ-6 является котел. Он состоит из наружной и внутренней рубашек охлаждения, соединенных между собой крышкой. Во внутренней части рубашки охлаждения расположена камера горения, переходящая в центральную жаровую трубу. Между наружной и внутренней рубашками охлаждения заключена полость, являющаяся продолжением жаровой трубы. К крышке подогревателя крепятся направитель-завихритель воздуха, горелка и испаритель. На крышке имеются прилив для крепления свечи накаливания и отверстие для подвода топлива. Эта установка очень сложна по своей конструкции и имеет большие габариты, в основном предназначен для возможного внегаражного (не имеющая других источников энергии) подогреве. Также жидкостные подогреватели имеют высокую пожароопасность.

Существуют также установки для подогрева двигателей в зимнее время, использующие электрическую энергию – это установка ПЭ 48.3451. Для подогрева жидкости системы охлаждения двигателя ПЭ 48.3451, устанавливаемые в патрубках водяного насоса. В цилиндрическом корпусе подогревателя с наружным диаметром, равным диаметру патрубка водяного насоса, крепится ТЭН. Подвод тока к ТЭНу производится трехконтактной вилкой штепсельного разъема, которую крепят на двигателе в удобном для включения месте. Корпус электронагревателя заземляется дополнительным контактом штепсельного разъема. Недостатком этой установки является неполная совершенность его конструкции, длительное время подогрева двигателя более 2 ч.

Анализируя перечисленные выше устройства, мы видим, эти устройства очень сложны и не выгодны. Для автовладельцев необходима компактная, простая в обращении, изготовлении и ремонте конструкция, удовлетворяя современные потребности автовладельцев. Поэтому предлагаем новую конструкцию устройства для предпусковой подготовке автомобиля в зимней период.

 

  1. 4 Описание работы устройства

 

Предпусковой электроподогреватель, предлагаемой конструкции, предназначен для подогрева двигателя внутреннего сгорания до рабочей температуры и продолжительного поддержание температуры охлаждающей жидкости в установленных пределах. Электроподогреватель встраивается в контур системы охлаждения с помощью двух рукавов: центральный (подводящий) и боковой (отводящий) патрубки. Устанавливается в подкапотном пространстве стационарно и крепится к капоту с помощью универсального кронштейна и стандартных хомутов. Время, затрачиваемое на нагрев – 20…40 минут в зависимости от температуры окружающей среды и объёма двигателя.

1 – корпус; 2 – трубчатый электронагреватель; 3 – клапан; 4 – термовыключатель с автоматическим возвратом; 5 – шнур; 6 – разборная вилка; 7 – автоматический временной и информационный включатель; 8 – штепсельный разъем; 9 – кронштейн электроподогревателя.

Рисунок 3.2 -Устройство электроподогревателя.

 

Основными частями электроподогревателя (рисунок 3.2) являются: корпус (1), трубчатый электронагреватель (2), клапан (3), термовыключатель с автоматическим возвратом (ТВАВ) (4), шнуры (5), разборная вилка (6), автоматический временной и информационный включатель (АВИВ) (7), штепсельный разъем (ШР) (8) и кронштейн (9). Корпус (1) изготавливается из алюминиевого сплава, обеспечивающей облегченный вес электроподогревателя с одновременной высокой прочностью конструкции. Конструктивно корпус разделен на две части: электрическую и рабочую, что позволяет в случае выхода из строя уплотнения исключить попадание жидкости в электрическую часть. Трубчатый электронагреватель (2) обеспечивают надежную работу. Места пайки обработаны специальным лаком, изоляция гарантирована термоусадочными трубками. Шнур (5) с двойной резиновой изоляцией и разборной вилкой (6) обеспечивает надежную эксплуатацию при отрицательных температурах окружающего воздуха (до 500С). Штепсельный разъем (8) обеспечивает удобства включения электроподогревателя к источнику энергии. Клапан (3) оригинальной конструкции четко работает за счет плавучести. Уплотнительное кольцо круглого сечения находится в замкнутом объёме, по истечении срока службы легко меняется.

 

Рисунок 3.3 - Схема работы электроподогревателя.

 

Работа электроподогревателя основан на термосифонную циркуляцию по кругу: электроподогреватель – трубопровод отводящий – рубашка системы охлаждения двигателя – трубопровод подводящий – электроподогреватель, осуществляется четырьмя повторяющими циклами:

  1. Нагревание жидкости (тосола) в электроподогревателе.
  2. Нагретая жидкость (тосол) через боковой патрубок поступает в двигатель. В центральном патрубке под действием холодной жидкости (тосол) открывается клапан.
  3. Холодная жидкость (тосол) поступает в полость электроподогревателя.
  4. Клапан перекрывает возможность выхода нагретой жидкости (тосола) через центральный патрубок.

Схема работы электроподогревателя приведена на рисунке 3.3.

Автоматическую и безопасную работу электроподогревателя обеспечивают термовыключатель с автоматическим возвратом и автоматический временной и информационный включатель (рисунок 3.4).

ШР – штепсельный разъем; ЭП – электроподогреватель; ТЭН – трубчатый электронагреватель; ТВАВ - термовыключатель с автоматическим возвратом; АВИВ – автоматический временной и информационный включатель.

Рисунок 3.4 - Принципиальная электрическая схема электроподогревателя.

Для стабильной и надежной работы АВИВ и ТВАВ выбран источник постоянного тока, который состоит из: трансформатора Т1, моста выпрямительного abcd, состоящий из четырех диодов VD1-VD4 и плавкого предохранителя FU2.

ТВАВ позволяет произвести нагрев двигателя до рабочей температуры 400С и  обеспечить поддержание температуры охлаждающей жидкости в пределах 30…400С. ТВАВ состоит из: моста постоянного тока efgh, диодов VD5, VD6,  биполярных транзисторов VТ1...VТ3, резисторов R3…R6, терморезистора R2 и контактора К. Основным элементом ТВАВ, обеспечивающий необходимую работу  электроподогревателя,  является мост постоянного тока efgh, состоящий из: резисторов постоянного сопротивления  R3…R5, резистор переменного сопротивления R6, включающийся в схему биполярным транзистором VD3. Резистор переменного сопротивления R6, соединенный параллельно с резистором постоянного R4,  служит для регулировки необходимой температуры, при которой происходит отключения трубчатого электронагреватель.

АВИВ позволяет подавать напряжение в электроподогреватель в установленное  время и информировать о работе термовыключателя с автоматическим возвратом ТВАВ. Также АВИВ предоставляет возможность автоматическое выключение электроподогревателя в установленное время или отключение автоматического возврата термовыключателя после включения в не зависимости от температуры охлаждающей жидкости. АВИВ состоит из: аналого-цифрового преобразователя АЦП с двумя интегральными микросхемы DD и информационным дисплей, трем светодиодам VD7-VD9, имеющие разный оттенок, биполярного транзистора VT4, органов ручного управления и изолированный шнур с семью изолированными медными проводами. К органам ручного управления относятся, скользящи переключатели SA1 и SA2 и контактов кнопочных с самовозвратом SB1-SB3. Три светодиода VD7-VD9 позволяют визуально определить работу электроподогревателя, это обеспечивается  разными оттенками светодиодов: красный – предупреждает, что в работе электроподогревателя произошло ошибка; желтый – уведомляет, что в работу включился ТВАВ; зеленый – информирует о работе  электроподогревателя. Различное горение красный светодиод также содержит информацию об отключение или неисправность одной из управляющих элементов подогрева при сравнительном анализе полученных (мигающий) и  перегрев охлаждающей жидкости  от установленной рабочей температуры охлаждающей жидкости (постоянное горение).

Для облегчения соединения электроподогревателя с источником переменного тока предусмотрен штепсельный разъем ШР. Штепсельный разъем состоит из: соединителей Р ХР1…ХР3 и соединителей S XS1…XS3, выключателя  QS1, сигнальной лампы HL и плавкого предохранителя FU1. Корпус штепсельного разъема защищен от попадания пыли и жидкости, имеет высокую прочность ударам, что позволяет установку наружи автомобиля. Также предусмотрено закрепление корпуса АВИВ на корпус штепсельного разъема, при помощи специального держателя.

Подготовка электронагревателя к работе заключается в соединение ШР, разборной вилки к источнику переменного тока 220В (50Гц). Электроподогреватель включается в работу при переводе выключателя QS1 в режим ВКЛ на ШР. Электрический ток поступает через сигнальную лампу HL, плавкий предохранитель FU1 на трансформатор Т1 к мосту выпрямительному abcd. Полученный постоянный ток мостом выпрямительным abcd питает АЦП с двумя интегральными микросхемами DD и информационным дисплей через предохранитель FU2. В АЦП устанавливается выключателями SB1-SB3 программы включение электроподогревателя Х8…Х10 – F2: по времени, в данный момент и аварийное, которое срабатывает при достижении охлаждающей жидкости температуры -350С с исправным АВИВ, в противном случае при ТВАВ только в данный момент. Скользящим переключателем SA1 выбирается программа управляющего элемента Х13…Х15 (А – оба управляющих, В – ТВАВ управляющей, следящий АЦП, С –  АЦП управляющей, следящий ТВАВ), что позволяет сохранять работоспособность электроподогревателя при неисправности одного из управляющего элемента. Также АВИВ имеет функции программного выключения: по истечению времени и отключение без автоматического возврата. АВИВ содержит программу оптимального времени подогрева в необходимое время, что экономит время работу электроподогревателя и электрическую энергию.

Рассмотрим программу С, где регистрационный элементом является терморезистор R6 связанный с АЦП  Х5, который анализирует полученную информацию и принимает решение F1, для включения подогрева двигателя электрический ток поступает на транзистор VT2, открывая связь между мостом выпрямительным abcd и контакторам К. После прохождения транзистор VT2 ток распределяется по двум ветвям. В первой ветви ток проходит через светодиод VD3, информируя о включение трубчатого электронагревателя, в Х1 АЦП . Во второй электрический ток поступает в  магнитный контактор К, который при прохождении тока замыкает контакт и включает трубчатого электроподогревателя в работу.

Рассмотрим программу В, где регистрационный элементом является мост постоянного тока efgh. В работу мост постоянного тока efgh включается при подачи электрического тока на базу биполярного транзистора VT1 через светодиод VD8.  Мост постоянного тока efgh при температуре охлаждающей жидкости 300С становится уравновешенным, это обеспечивает правильность подбора резисторов  с постоянным сопротивлением R3...R5 в зависимости от сопротивления терморезистора  R1 при данной температуре. В случае температуры < 300С мост постоянного тока efgh не уравновешен, то электрический ток из точки f  поступит на электронный усилитель ЭУ, который усиливает сигнал и направляет его по двум ветвям: на биполярный транзистор VT2 через диод VD2 и на биполярный транзистор VT3, открывая путь прохождения тока по дополнительной ветки мост постоянного тока efgh, состоящую из: резистора переменного сопротивления R6 и диода VD6. При помощи резистор переменного сопротивления R6 и диод VD2 моста постоянного тока efgh изменяется и уравновешивается при температуре 400С. После прохождения транзистор VT2 ток распределяется по двум ветвям. В первой ветви ток проходит светодиод VD3, информируя о включение трубчатого электронагревателя, в Х1 АЦП. Во второй электрический ток поступает в  контактор К, который при прохождении тока замыкает контакт и включает трубчатого электроподогревателя в работу. Достигнув установленной температуры, мост постоянного тока efgh уравновешивается, электрический ток бросает поступать на биполярные транзисторы VT2 и VT3, отключая остальные элементы. Мост постоянного тока efgh переходит в режим уравновешивания при температуре 300С, позволяя  использовать режим автоматического возврата. Для оценки работы АЦП в программе С при нагреве охлаждающей жидкости более 40С0 из точки h моста постоянного тока efgh, ток поступает на ЭУ, усиливающий и направляющий электрический сигнал через светодиод VD9 в Х3 АЦП, при продолжительности сигнала более 3 минут, происходит отключения ТЭНа.

В программа А работают совместно АЦП и ТВАВ. АЦП обеспечивает программное функционирование, ТВАВ –  включение и выключения электроподогревателя.

 

  1. 5 Расчет основных элементов устройства

 

  1. 5.1 Расчет трубчатого электронагревателя

Расчетная мощность электроподогревателя определяется тепловым балансом процесса (рисунок 3.5) разогрева:

,                                            (3.1)

где - полезная мощность, кВт;

- сумма потерь мощности в окружающую среду, кВт.

Полезная мощность определяется по формуле:

,                                   (3.2)

    где - масса охлаждающей жидкости в системе охлаждения, кг;

- средняя теплоемкость среды, кДж/(кг* 0С);

- начальная и конечная температура охлаждающей жидкости, 0С;

- время нагрева, ч.

Q1, Q2, Q3 – потери теплоты от рассевания в окружающую среду в электроподогревателе, подводящих и отводящих трубопроводах, двигателе внутреннего сгорания; Q4 – теплота, затраченная на подогрев двигателя.

Рисунок 3.5 - Тепловой баланс электроподогревателя.

                                кВт

Расчетную мощность определяют по формуле:

,                                                       (3.3)

    где - КПД электроподогревателя.

                           кВт

По расчетной мощности и допустимой удельной нагрузке определяется необходимая активная поверхность трубчатого электронагревателя:

,                                                  (3.4)

    где - допустимая удельная нагрузка нагревателя, Вт/см 2.

                              см 2

При выборе ТЭН следует обращать внимание на нагреваемую среду, допустимую поверхностную плотность теплового потока, температуру и химическую стойкость материала трубки к воздействию среды. Выбран тип трубчатого электронагревателя ТЭН-60А13/1,6Р220.

Активная поверхность ТЭН-60А13/1,6Р220 определяется геометрическими размерами:

,                                           (3.5)

    где - диаметр нагревателя, см;

    - активная длина ТЭНа, см.

Активная длина ТЭНа приблизительно на 5% меньше развернутой длины.

                см 2

Анализируют выбранный трубчатый электроподогреватель по коэффициенту отличия активной поверхности от расчетного.

                               (3.6)

Отличие расчетной активной поверхности от выбранного ТЭНа составляет 2%. Как видно из расчетов ТЭН-60А13/1,6Р220 подходит для электроподогревателя.

 

  1. 5.2 Расчет корпуса

Корпус является основным узлом электроподогревателя. В корпус устанавливается трубчатый электронагреватель и узел автоматического включения разогрева двигателя. Электроподогреватель содержит в себе при установке к работе охлаждающую жидкость объемом 1,5 л и электрическую часть. Таким образом, корпус должен обеспечивать не только  точное расположение всех прикрепляемых деталей, но и быть достаточно герметичным.

Для  изготовления корпусных элементов электроподогревателя выбирают материал алюминиевого сплава АЛ9 ГОСТ 2685-75, сплавы на основе системы Al-Si отличаются высокими литейными свойствами и герметичностью отливок. У сплава удовлетворительная коррозионная стойкость. Хорошо обрабатывается резанием. Могут длительно работать при t° ≤150…200°С. Детали можно защищать анодированием и лакокрасочным покрытиями.

 

Таблица 3.1. Химический состав материала АЛ9,  %.

Основные компоненты

Примеси

Si

Mg

Mn

Ti

Be

Fe

Mn

Cu

Zn

6…8

0,2…0,4

-

до 0,15

до 0,1

0,6

0,5

0,2

0,3

 

Способ получения заготовки выбран отливка.

На корпус электроподогревателя воздействует наружное и внутреннее давления. Под их действием в стенках корпуса возникают окружные и радиальные напряжения, которые связаны между собой следующей зависимостью

,                                               (3.7)

где  - окружная и касательные напряжения, МПа;

Эпюры распределения окружных и радиальных напряжений показаны на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Эпюры распределения окружных и радиальных напряжений.

Таким образом, имеем плоское напряженное состояние. У электроподогревателя большее нагружение происходит внутренним давлением. При этом, очевидно, .

Условие прочности стенки корпуса электроподогревателя записывается в следующей форме:

,                           (3.8)

откуда

,                                        (3.9)

где  - расчетная толщина стенки электроподогревателя, м;

 - максимальное давление, воздействующие на стенки корпуса электроподогревателя, МПа;

 - диаметр цилиндра, м;

 - допускаемое напряжение на стенки электроподогревателя, МПа.

               м = 2,63мм

На корпус воздействуют тепловые и вибрационные нагрузки. Поэтому  толщину стенки электроподогревателя определяется с учетом коэффициента, учитывающего влияния тепловых и вибрационных нагрузок:

,                                                    (3.10)

где  - толщина стенки корпуса электроподогревателя, мм;

 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации электроподогревателя.

                 мм

Полученную из расчетов толщину стенки увеличивают на 0,5…1,5 мм с учетом её возможного ослабления в результате коррозии и удаление накипи механическим способом, поэтому принимаем мм.

 

  1. 5.3 Расчет кронштейна

Вес электроподогревателя на первом участке кронштейна вызывает изгиб, а на втором – одновременно изгиб и кручение. Влиянием поперечной силы пренебрегают. Построим эпюры изгибающего и крутящего моментов. С этой целью воспользуемся обычной скользящей системой координат. На первом участке ось Оz направим вдоль продольной оси этого участка, а ось Оу – вертикально (рисунок 3.7). На второй участок система координат перейдет после поворота вокруг оси Оу. Ординаты эпюры изгибающего момента Мх откладываются в плоскости его действия со стороны сжатых волокон, а ординаты крутящего момента Мz – в плоскости уОz (положительные значения в направлении положительной оси Оу).

Рисунок 3.7 - Эпюры изгибающего и крутящего моментов на кронштейне электроподогревателя.

Опасным оказалось сечение І-І. Самым большим напряжением от изгиба возникают в крайних верхней и нижней точках поперечного сечения; касательные напряжения от кручения – на контуре этого сечения. Находят наибольшие значения напряжений в опасной точке:

,                                       (3.11)

,                                        (3.12)

где  - максимальные нормальный и касательный напряжения, возникающие в опасном сечении, МПа;

 - моменты, возникающие в опасном сечении, ;

 - моменты сопротивления, м3;

 - вес электроподогревателя, Н;

 - длины первого и второго участков кронштейна, м;

 - ширина и высота поперечного сечения кронштейна, м.

              МПа,

           МПа.

Используя критерием наибольших касательных напряжений, рассчитывают эквивалентное напряжение:

,                                    (3.13)

              МПа

Вычисляют значение прогиба кронштейна:

,                 (3.14)

где  - угол поворота концевого поперечного сечения кронштейна;

 - длина кронштейна, м;

 - модуль упругости кронштейна, Па;

 - момент инерции, возникающий в опасном сечении кронштейна, м4.

 

Для облегчения определения частоты изгибных колебаний, представим кронштейн без углового изгиба. Система с одной степенью свободы, следует, что . Отсюда

,                                              (3.15)

где  - момент изгибающий, ;

 - жесткость балки – прогиб под действием силы, создающей единичное перемещение.

Для определения  воспользуемся правилом Верещагина. В данном случае

,                 (3.16)

Отсюда

,                          (3.17)

     237,33 с-1.

Определяют максимальную частоту колебаний кронштейна, возникающих при закреплении его непосредственно на двигатели.

 с-1                   (3.18)

где  - максимально возможные обороты двигателя, об/мин.

Определяют динамический коэффициент

,                                         (3.19)

                    

С учётом динамического коэффициента определяют наибольшие значения напряжения и прогиба:

,                                                       (3.20)

,                                                     (3.21)

                         МПа,

                     мм.

Анализируя полученные значения напряжения и прогиба, выбираем материал кронштейна Ст. 4. Отсюда фактический коэффициент запаса прочности:

,                                                               (3.22)

где  - предел прочность материала, МПа;

 - напряжение на кронштейне, МПа.

                                 

 

  1. 5.4 Расчет уплотнительных элементов

Для обеспечения герметизации электрической части электроподогревателя от охлаждающей жидкости, рассчитывают усилие, прикладываемое на уплотнительные элементы.

,                                                     (3.23)

где  - размер деформации прокладки, м;

 - модуль упругости материала прокладки, Па;

 - площадь контактов прокладки, м;

 - высота прокладки, м2.

Рассчитаем усилие, прикладываемое на прокладку, герметизирующую уплотнительную крышку и нижний корпус. Выбран материал прокладки паронит ПМБ ГОСТ 481-80, имеющий характеристики необходимые для длительной работы в электроподогревателе. Для более тщательной и надежной герметизации деформация уплотнительного кольца должна составлять более 0,65 мм, поэтому расчет усилия определяют по формуле:

 кН

Усилие, прикладываемое на прокладку уплотнительной крышки, обеспечивается винтом и крепежными элементами ТЭНа. Для обеспечения германизации электроподогревателя при неисправности одного из крепежных элементов усилия, прикладываемое крепежами ТЭНов должно составлять 5 кН, а винтом – 2,5 кН. Производят проверочный расчет прокладки, определяют величины деформации и напряжения, возникающие при приложение на неё усилия 7,5 кН.

,                                                               (3.24)

,                                                          (3.25)

                    МПа

               мм

Выбранный материал удовлетворяет требования по работе в электроподогревателе.

Выбор материала прокладки ТЭНа происходит при определении возникающего напряжения и модуля упругости материала, который должен обеспечить деформацию 0,65 мм при прилагаемом усилии 2,5 кН. Модуль упругости определяется по формуле:

,                                                          (3.26)

                 МПа

                          МПа

Проанализировав полученный результат, выбран материал прокладки фторопласт Л ГОСТ 14906-77. Производят проверочный расчет по деформации прокладки.

                    мм

Меньшее значение деформации устраняют применением Г-образного кольца.

Для выбора материал прокладки под винт рассчитывают величину напряжений и выбирают с меньшей величиной модуля упругости Г-образного уплотнительного кольца ТЭНа, так как величина деформации ограничивается прокладками под ТЭНы. Рассчитывают напряжения, возникающего в прокладке.

                      МПа

Выбран материал прокладки паронит ПМБ ГОСТ 481-80.

Материал корпусной прокладки, для уменьшения разнообразия применяемых материалов при изготовлении электроподогревателя, выбран ПМБ ГОСТ 481-80. Корпусная прокладка меньшее ответственный элемент по герметизации, то есть деформация прокладки составляет 0,4 мм. Определяют усилие, образующие заданной деформации.

           кН

Удовлетворяя, все требования по приложению усилия на прокладки обеспечит безопасной и надежной работы электроподогревателя. Даже при неисправности одного из крепежного элемента электроподогреватель сохранит работоспособное состояния и длительное время сохранять герметичность, это связано с тем, что прокладки прижимаются не только контактной поверхностью, но и боковыми.

 

  1. 5.5 Расчет резьбовых соединений

По усилию, приложенного на прокладку уплотнительной крышки, рассчитывают диаметр стержня винта при условии, что одно паяное соединение не участвуют в сжатии прокладке. Прилагаемое условие дает возможность при срезе одного из паяных соединений сохранить герметизацию. Рассчитывают диаметр стержня крепежного элемента по формуле:

,                                                         (3.27)

где  - величина нагрузки на стержень крепежного элемента, Н;

 - допускаемое напряжения на стержень, Па.

По формуле 3.27 определяют диаметр винта крепления уплотнительной крышки.

                                мм

Выбран Винт В. М6×28-20.56.016 ГОСТ 1491-80.

Для упрощения изготовления электроподогревателя диаметр стержня винта корпусной крышки выполняют с резьбой М6. Выбран Винт  В. М6×45-28.56.016 ГОСТ 1491-80.

Для равномерного прижатия корпусной прокладки устанавливают количество крепежных элементов. Диаметр цилиндрической части электроподогревателя равен 135 мм, усилие сжатия на корпусную прокладку равен 23,12 кН, при заданных условиях принимают квадратное расположения как более благоприятное при данной конструкции, поэтому количество крепежных элементов составит равным четырем. Рассчитывают усилие, приложенное на один стержня болт по формуле:

,                                                         (3.28)

где  - необходимое  усилие, приложенное на корпусную прокладку, кН;

 - количество крепежных элементов.

                             кН.

Определяют диаметр стержня болта крепежа корпусов.

                                  мм

Выбраны Болт М10-6g×25.58.016 ГОСТ 7796-70, Гайка М10-6Н.5 ГОСТ 15521-70, Шайба 10 65Г ГОСТ 6402-70.

 

  1. 5.6 Расчет паяного соединения

Для обеспечения безопасной и надежной работы электроподогревателя расчет материала припоя паяного соединения, вычисляется при условии, что винт крепежа уплотнительной крышки неисправен. Выбор материала припоя производят по напряжению, возникающему в паяном соединении. Условие прочности для паяного соединения записывается в виде.

,                    (3.29)

где  - усилие, действующие на паяное соединения, Н;

 - количество паяных соединений;

 - диаметр ТЭНа, м;

 - величина катета, м.

 МПа

Выбран оловянно-свинцовый припой ПОССу 30-2 ГОСТ 21930-76, который содержит: олово – 30%, сурьмы – 0,5%, свинец – остальное.

Указанное условие, связанные с расчетом паяного соединения, предотвращает возможность попадания охлаждающей жидкости в электрическую часть электроподогревателя при неисправности одного из крепежного элемента уплотнительной крышки.

 

  1. 5.7 Расчет элементов электрической схемы электроподогревателя

Для более эффективной и надежной работы АВИВ и ТВАВ выбран источник постоянного тока напряжениям 12 В, также выбор связан и с уменьшением габаритов электрической части.

Расчет элементов моста постоянного тока efgh производят, предполагая его уравновешенным при температуре охлаждающей жидкости 300С. Выбирают терморезистор R2, имеющий оптимальную характеристику изменения сопротивления  в пределах температур  – 400С…400С, работающий под постоянным током напряжением системы 12В.  Также для облегчения расчета элементов моста постоянного тока efgh и однотипности резисторов постоянного сопротивления R3, R4 и R5 терморезистор подбирается с величиной сопротивления при температуре 300С сравнительно одинаковым сопротивлением стандартных резисторах постоянного сопротивления. Выбраны терморезисторы R2 и R7 кобальто-марганцевые СТ1-28 с сопротивлением 7,5 кОм при температуре 300С, а при 400С имеет сопротивление 5,6 кОм, определяемые по графику зависимости сопротивления от температуры. Резисторы постоянного сопротивления R3, R4 и R5 принимаются с величиной сопротивления 7,5 кОм, данный подбор обеспечивает уравновешивания  моста постоянного тока efgh при температуре 300С. Определяют сопротивление ветви fg уравновешенного моста постоянного тока efgh при температуре 400С, без учета влияния электронного усилителя. При равновесии моста потенциалы точек f и h одинаковы (), то есть

;                                                 (3.30)

,                                                  (3.31)

где  - значения сопротивления резисторов R2, R3 и R5, кОм;

  - значения силы тока в резисторах R2, R3 и R5, А;

 - значения сопротивления ветви fg, кОм;

  - значения силы тока в ветви fg, А.

Разделив почленно первое равенство на второе, находят значение сопротивление ветки fg:

 кОм                   (3.32)

В ветви fg резисторы соединены параллельно, в связи с этим находят значения сопротивления в резисторе переменного сопротивления R6:

 кОм            (3.33)

Выбран резистор переменного сопротивления R6 марки СП-3в, 32к; В.

Выбирают высокочувствительный электронный усилитель ЭУ - ТА7347Р из-за малых значений сигнала 0,1 мА. Потребляемая мощность электронный усилитель ЭУ - ТА7347Р составляет 0,07 Вт. Выходные значения сигнала электронный усилитель ЭУ - ТА7347Р: на биполярный транзистор VT3 составляет 25 мА; на биполярный транзистор VT2 составляет 18 . 10-3 А; на светодиод VD9 – 18 . 10-3 А. В связи с этим выбирают марку биполярного транзистора VT3 – КТ-27-2, марку биполярного транзистора VT2 – КТ-2-7 и марку диода VD5 – КД222Г6, светодиод VD9 – АЛ102А, марку диода VD6 – КД-298.

Для обеспечения необходимого программного функционирования выбираем марку АЦП – 2А734Э4 с интегральными микросхемами DD1 – К544УД2 и DD2 – Р1385ЧЛ5. Потребляемая мощность АЦП составляет 0,56 Вт. Выходные и входные величины сигналов составляют  25 . 10-2 А. В связи с этим выбирают марку светодиодов VD7 – АЛ102А и VD9 – АЛ102А, марку биполярного транзистора VT1 – КТ-27-2, марка переключателей SA1 – ПМГ1-3 и SA2 – ПМГ1-2, марку контактов кнопочных с самовозвратом QS1-QS3 – МП 12.

Марка контактора выбирают в зависимости от габаритных размеров и потребляемой энергии. Выбрана марка контактора – КПВ 2 с потребляемой мощностью, которая составляет 0,5 Вт.

Для определения приблизительной выходной мощности из моста выпрямительного abcd применяют метод разбивания электрическую цепь на отдельные элементы. Параллельно соединены АВИВ, контактор К, электронный усилитель ЭУ, мост постоянного тока efgh, то есть напряжения в них составляет 12 В. Определяют мощность неизвестных элементов, которым является мост постоянного тока efgh.

Для определения мощности моста постоянного тока efgh, необходимо определить общее значения сопротивления с учетом резистора переменного сопротивления R6. Мост постоянного тока efgh состоит из параллельно и последовательно соединенных резисторов и формула вычисления общее значения сопротивления примет вид

,                           (3.34)

Так как  известно, формула 3.34 примет вид

     кОм    (3.35)

Рассчитывают мощность потребляемая мостом постоянного тока efgh

 Вт                                 (3.36)

где - напряжения моста постоянного тока efgh, В;

- общее сопротивление моста постоянного тока efgh, Ом.

Определяют приблизительную выходную мощность из моста выпрямительного abcd, суммируя потребляемую мощность элементов электрической цепи с учетом коэффициента неученых элементов.

,                   (3.37)

где- потребляемые мощности аналого-цифрового преобразователя, электронного усилителя, контактора, моста постоянного тока efgh, Вт;

 - коэффициент неученых элементов.

                                                  Вт

Выбирают марку диодов моста выпрямительного VD1-4 – КД222Г6 и марку трансформатора Т1 – ОСМ-8.

Спаивание всех элементов происходит припоем медно-фосфорный Пср25Ф ГОСТ 19738-74, выбор связан  с обеспечения  минимальным влиянием припоя на сигналы автоматических системы электроподогревателя.

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соответствии с выражением:

,                                                         (3.38)

где  - ток однофазного короткого замыкания в конце данного участка, А.

Сила тока короткого замыкания определяем по формуле:

,                                                          (3.39)

где  - мощность системы, Вт;

 - напряжения в системе, В.

Определим силу тока короткого замыкания в системе управления электроподогревателя:

                                 А

Определим ток плавкую вставку предохранителя в системе управления электроподогревателя:

                                 А

Выбрана марка предохранитель, предохраняющий систему управления от короткого замыкания марки ПР-2-02

Определим марки предохранителя, находящего в штепсельном разъеме и предохраняющего электроподогреватель от короткого замыкания:

                                 А

                               А

Выбрана  марка предохранитель ПР-2-8.

Сечения проводов шнура выбирается с учетом следующих требований:

1) шнур не должен нагреваться сверх допустимой температуры при протекании по ним расчетного тока нагрузки;

2) отклонения напряжения на зажимах не должно превышать (-2,5+5%);

3) шнур должен обладать достаточной для данного вида сети механической прочностью;

4) отклонения напряжения из-за кратковременного отклонения (наброс или сброса) нагрузки должны соответствовать значениям, установленным              ГОСТ 13109-67;

5) аппараты защиты должны обеспечивать защиту всех участков сети коротких замыканий;

Расчет и выбор сечения с учетом потери напряжения для сети напряжением менее 1000В можно выполнять по упрощенной формуле:

,                                         (3.40)

где  - мощность приемника, кВт;

 - длина участка между точками присоединения (К-1) и К-го приемников, м;

 - линейное номинальное напряжение, В;

 - удельная проводимость материала, Ом.м;

 - сечения фазного провода, мм2.

При заданной потере напряжения  сечение проводов S можно определить:

,                                                (3.41)

Определим сечение проводов сетевого шнура электроподогревателя. Материал изготовления жил выбран медь.

мм2

Выбираем сечение жилы мм2 и определяем количество жил в проводе:

  принимаем 8 жил                      (3.42)

Выбираем шнур гибкий со скрученными жилами, с резиновой изоляцией, в резиновой оболочке 3 ШТР-0,75/8 ГОСТ 7399-80.

Определяем сечение провода шнура АВИВ по формуле:

,                                              (3.43)

где  - напряжение и сила тока в проводе;

 - длина провода, мм.

                    мм2

Выбираем сечение жилы мм2 и определяем количество жил в проводе:

                              принимаем 8 жил

Выбираем шнур гибкий со скрученными жилами, с резиновой изоляцией, в резиновой оболочке 8 ШПП – 0,35/8 ГОСТ 7399-80.

В системе автоматического управления электроподогревателя используется провода ПГВА – 0,35/8 ГОСТ 9751-77.

 

  1. 6 Правила эксплуатации устройства

 

Электроподогреватель встраивается в контур системы охлаждения к патрубкам водяного насоса с помощью двух рукавов: центральный (подводящий) и боковой (отводящий) патрубки, и крепится  к капоту с помощью универсального кронштейна и стандартных хомутов.

При подготовке электроподогревателя к работе необходимо выполнить следующие операции: очистить снаружи от пыли и грязи волосяной щеткой; проверить внешним осмотром: отсутствие течи охлаждающей жидкости и при необходимости устранить подтекание; состояние крепежного кронштейна, корпуса и крышек на наличие надколов и трещин, во избежание дальнейшего пагубного влияния устранить неисправность; изоляцию шнура на наличие открытых проводов и трещин, изолировать поврежденные участки поливинилхлоридной липкой лентой (ПВХ). Ослабленные крепления подтянуть, а при необходимости заменить. Для обеспечения нормальной работы электроподогревателя проверить уровни охлаждающей жидкости в радиаторе и при необходимости долить до заданного уровня, затем завести двигатель для удаления воздуха из охлаждающей системы. Не выполнение данных указании может привести поломки электроподогревателя, отключения его без достижения заданной рабочей температуры двигателя и более тяжелым последствиям – поражения электрическим током работающего с машиной персонала.

Включения электроподогревателя происходит в следующем порядке: соединение штепсельного разъема, соединение разборной вилки с розеткой, имеющая выход на заземление; включение выключателя на режим ВКЛ на штепсельном разъеме. Отключение происходит в обратной последовательности. После переключения выключателя на режим ВКЛ на штепсельном разъеме должна загореться сигнальная лампа, находящая в выключатели и информирующая о включения электроподогревателя в работу, затем, повернув крышку штепсельного разъема, если АВИВ расположен в нем, проследить включение дисплея АВИВ в работу. В АВИВ устанавливают, использую имеющее меню, необходимые программы: временного включения и выключения электроподогревателя, оптимального времени подогрева, подогрев без автоматического возврата, сравнительный анализ работы АЦП и ТВАВ. Если произошло не загорание сигнальной лампы на штепсельном разъеме или не включения АВИВ, необходимо отключить электроподогреватель от источника тока и устранить возникшую неисправность. Возможна работа с неисправным АВИВ при переключении скользящим переключателем  на режим В программы управляющего элемента, что за свидетельствует загорание желтого светодиода, но временном включение и отключение электроподогревателя невозможна.

Три светодиода позволяют визуально отследить работу электроподогревателя, это обеспечивается  разными оттенками: красный – предупреждает, что в работе электроподогревателя произошло ошибка; желтый – уведомляет, что в работу включился ТВАВ; зеленый – информирует о работе  электроподогревателя. Различное горение красный светодиод также содержит информацию об отключение или неисправность одной из управляющих элементов подогрева при сравнительном анализе полученных (мигающий) и  перегрев охлаждающей жидкости  от установленной рабочей температуры охлаждающей жидкости (постоянное горение).

Поддержание электроподогревателя в работоспособном состоянии и высокой надежности происходит за счет своевременного и качественного проведения технического обслуживания и текущего ремонта.

Техническое обслуживание проводят в плановом порядке один раз в два месяца без снятия и разборки электроподогревателя. Состав работ по техническому обслуживанию содержит следующие операции: очистку снаружи от пыли и грязи; проверка исправности заземления; проверку и при необходимости закрепление контактных соединений; включение электроподогревателя в работу и проверка соответствия параметров заданным. Очищают электроподогреватель от пыли и грязи волосяной щеткой и протирают сухой ветошью, участки, покрытые коррозией, зачищают металлической щеткой. При проверки заземления осматривают заземляющие проводки и их соединения с несущим тросом, а также наличие соединения заземляющего проводника с заземляющей конструкцией. Разъемные соединения разбирают, зачищают до металлического блеска, собирают и затягивают. Поврежденные неразъемные соединения приваривают или припаивают. Проверка работы электроподогревателя заключается в определение температуры отключения, которая должна составлять  40±20С, и автоматического включения при температуре 30 ±20С, измеряются с помощью функции АВИВ – сравнительный анализ работы АЦП и ТВАВ. Определения параметров работы  электроподогревателя, без использования АВИВ, происходит измерением температуры наружной стенки верхнего корпуса одним из термометров: жидкостным, или манометрическим, или электрическим.

Текущий ремонт выполняется ежегодно с частичной разборкой. В большинстве случаев текущий ремонт выполняется после окончания зимнего периода с операциями по подготовке электроподогревателя на хранения. Для электроподогревателя будут следующие операции: очистка от накипи поверхности электроподогревателя; очистка от пыли и загрязнения; разборка и обеспечение доступа к основным узлам и деталям; промывка и очистка обратного клапана; устранение неисправностей; замена изношенных прокладок; проверка работоспособности схемы управления; измерения сопротивления заземления и изоляции шнура; окраска дефектных участков наружных поверхности корпуса. Удаление накипи и продуктов коррозии происходит заполнением электроподогревателя водой с составом МСД-1 из расчета 10…20г/л и включением в АЦП функцию – очистка от накипи, которая обеспечивает работу электроподогревателя при температуры 80…900С в течение 5ч. Очистку от пыли и загрязнения производят моечной установкой пароводяной струей при давлении 0,8…1,2МПА и температуре 95…1000С с добавлением моющих средств типов МС, Лабомид, «Темп», «Аэрол» из расчета 10…15 г/л. Разборка и обеспечение доступа к основным узлам и деталям обеспечивается снятием верхнего корпуса и крышки с последующей сушкой электроподогревателя. Промывка и очистка обратного клапана производят волосяной щеткой с мелкими ворсинками, клапан должен ходить в трубке с легкостью без заедания. Замену изношенных прокладок производят очисткой поверхности от остатков старой прокладки ошкуриванием и устанавливают новую. Проверка работоспособности схемы управления и сопротивления заземления производят омметром на 12В, определяя сопротивление при температуре 200С. Измерения  изоляции шнура выполняют мегомметром на 1000В. Сопротивление изоляции при температуре 200С должна быть не менее 0,5МОм, если менее 0,5МОм шнур заменяют. Окраску дефектных участков наружных поверхности корпуса осуществляется распылителем УРКМ-1 с применение эпоксидной эмали ЭП-91 ГОСТ 15943-80, используя разбавители: толуол, ксилол, этиловый спирт и их смесь, с последующей сушка при температуре 1900С 1,5 ч., или кремнийорганической эмали КО-935, используя разбавители толуол с сушкой при температуре 1200С 1 ч.

Подготовка электроподогревателя к хранению в большинстве случаев выполняется совместно с текущим ремонтом по окончании рабочего периода. Перед хранением закрывают отводящие и подводящие патрубки пробками, прокрывают электроподогреватель тонким слоем 1…1,5мм ОКБ-122-7. Помещение для хранения электроподогреватель должно быть сухим, чистыми, по возможности с постоянной температурой, достаточно изолированными от производственных участков, от пыли и грязи.

В подготовке электроподогревателя к работе после хранения выполняются следующие операции: очистку от пыли, грязи и продуктов, использованных при хранении; включение электроподогревателя в работу и проверка соответствия параметров заданным. Очистку производят моечной установкой пароводяной струей при давлении 0,8…1,2МПА и температуре 95…1000С с добавлением моющих средств типов МС, Лабомид, «Темп», «Аэрол» из расчета 10…15 г/л. Проверку соответствия параметров проводят при заполненном охлаждающей жидкости электроподогревателе без установления на рабочем месте. В подводящий патрубок устанавливают жидкостной термометр, открывая обратный клапан, включают электроподогреватель в работу с установлением в АВИВ  функцию – сравнительный анализ работы АЦП и ТВАВ. Отклонение между тремя показаниями должно составлять не более 10С. Температура отключения электроподогревателя должна составлять  40±10С, а автоматического включения при температуре 30 ±10С.

 

3.7 Экономический расчет устройства

 

Определяют затраты на изготовление электроподогревателя по формуле:

,               (3.44)

     где: - стоимость необходимых материалов, руб.;

- стоимость запасных частей и готовых деталей, руб.;

- заработная плата с начислениями производственных рабочих, занятых на изготовления электроподогревателя, руб.;

- накладные расходы, руб.;

 - общехозяйственные расходы, руб.

Расходы на необходимые материалы определяют по формуле:

,               (3.45)

     где: - масса заготовки, кг;

- стоимость 1 кг материала, руб.;

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;

- масса отходов, кг;

- стоимость 1 кг отходов, руб.

,                                             (3.46)

    где: - масса заготовки, кг;

-  масса детали, кг.

кг

 руб.

Расходы на готовые детали составляют с учетом торговой наценки 10%.

 руб.

Затраты на заработную плату вычисляются по формуле:

,                            (3.47)

    где: - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

- дополнительная заработная плата рабочих, руб.;

- начисления по социальному страхованию, руб.

Определяют основную заработную плату:

,                                             (3.48)

    где: - средняя трудоемкость на изготовление оригинальных деталей, чел.-ч.;

- часовая ставка рабочих, исчисляемая по среднему разряду, руб.;

- коэффициент, учитывающий доплаты к основной заработной плате.

                   руб.

Дополнительная заработная плата составит:

,                                                 (3.49)

    где: - основная заработная плата производственных рабочих, руб.

                    руб.

Начисления по социальному страхованию:

,                                    (3.50)

    где:  - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

 - дополнительная заработная плата рабочих, руб.;

                руб.

Полная заработная плата составит:

руб.

Находят размер накладных расходов, он равен 120% от затрат на оплату труда со всеми начислениями:

Определяем затраты на заработную плату основных рабочих:

,                                                 (3.51)

     где: - заработная плата с начислениями производственных рабочих, занятых на изготовления электроподогревателя, руб.;

руб.

Изготовление конструкции выполняют в другом цехе, необходимо рассчитать общехозяйственные расходы:

,                                            (3.52)

     где:  - коэффициент, учитывающий общехозяйственные расходы;

- заработная плата с начислениями производственных рабочих, занятых на изготовления электроподогревателя, руб.

 руб.

Общие затраты на изготовление электроподогревателя:

 руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Комментарий:

Конструкторский раздел полный, все есть (чертежи, записка, приложение)


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы